[发明专利]一种实时检测激光损伤非透明材料的应力的装置与方法

摘要

本发明提供一种实时检测激光损伤非透明材料的应力的装置与方法。该装置结构包括马赫‑曾德尔干涉仪、高速相机和计算机。马赫‑曾德尔干涉仪比迈克尔逊干涉仪用于本装置中更具优势，激光不会沿原光路返回而影响实时测量精度，得到的干涉图样清晰。高速相机具有10000帧/s以上的响应速度，对ms脉冲激光器引起的应变具有切片观察的效果。实时检测并计算激光损伤非透明材料的应力。由于参考目标物和目标物形同，节省了成本，适用于非透明材料的应力检测。采用DG535脉冲触发器控制延时，达到延时的准确性。通过计算机对得到的干涉图样的处理可得到脉冲激光作用时间内目标物的应力变化曲线。

主权项

1.一种实时检测激光损伤非透明材料的应力的装置，其特征在于，包括窄线宽半导体激光器（1），第一分光镜（2），参考目标物（3），第二分光镜（5），第一凸透镜（6），干涉滤光片（7），高速相机（8），计算机（9）， DG535脉冲触发器（10），固体脉冲激光器（11），能量调节系统（12），第二凸透镜（13）；所述的第一分光镜（2）、第二分光镜（5）相同，均为对45°入射的窄线宽半导体激光半反半透的分光镜，固体脉冲激光器（11）为损伤非透明材料的激光光源，窄线宽半导体激光器（1）为干涉光源，能量调节系统（12）为一对损伤阈值大于500MW/cm2的格兰激光棱镜，外套一个光垃圾圆筒防止垂直光路方向的激光逃逸危险，其中的第一个棱镜将激光调制为水平方向线偏振，其中的第二个棱镜偏振轴可在光束横截面内旋转，以便激光强度可连续衰减；DG535脉冲触发器（10）与高速相机（8）连接，DG535脉冲触发器（10）用于接收固体脉冲激光器（11）发出的高能量脉冲激光预发射时间信号，给高速相机（8）发出与固体脉冲激光器（11）发射激光同步的工作指令，高速相机（8）接收到窄线宽半导体激光器（1）形成的干涉信息后转移到计算机（9）进行处理，计算机（9）中存储和运行计算光程差、应力值的软件程序、描绘应力演变过程的变化曲线的软件程序；所述的参考目标物（3）作为反射镜使用，而且，参考目标物（3）和目标物（4）相同，两者分别用可调式底片固定架装卸，该固定架的一边位置固定，另一边可调，两个目标物前表面均用限位钉限制位置，方便参考目标物（3）和目标物（4）的装卸，且保证等光程；所述的窄线宽半导体激光器（1）发出的激光通过第一分光镜（2）分光，其中的第一路光作为参考臂光，其中的第二路光作为测量臂光，参考臂光反射到参考目标物(3)，再反射到第二分光镜(5)并再次被反射到第一凸透镜(6)；固体脉冲激光器(11)发出的激光经过能量调节系统(12)和第二凸透镜(13)汇聚，照射到目标物(4)上，同时，测量臂光也照射到目标物(4)表面上，并被目标物(4)的表面反射，再经第二分光镜(5)透射，测量臂光和参考臂光同时经第一凸透镜(6)聚集，再经干涉滤光片(7)，干涉滤光片(7)滤除固体脉冲激光器(11)发射的激光在此光路上形成的干扰光，在高速相机(8)位置形成清晰的干涉图，最后所有数据汇总到计算机(9)上处理并保存；所述的高速相机(8)与固体脉冲激光器(11)同步触发。