[发明专利]光学元件激光损伤一体化超快诊断装置

摘要

一种光学元件激光损伤一体化超快诊断装置，包括纳秒激光光源、飞秒激光光源、反射镜、分光棱镜、偏振分光棱镜、连续可调衰减器、干涉滤波片、透镜、机械开关、波片、检偏器、BBO倍频晶体、光楔、CCD相机、多通道数字延迟与脉冲时序发生器、光电探测器、能量计、示波器、待测样物体、计算机及控制处理系统。本发明通过多通道数字延迟与脉冲时序发生器控制激光光源与CCD相机的时序，可观察和拍摄不同延迟时间下透明光学元件激光诱导损伤的损伤形貌、体内及空气中传播的冲击波、应力分布、物质喷溅、裂纹形貌及分布、等离子形态及振幅与相位等信息。本发明可用于光学玻璃、晶体及塑料等透明光学元件激光诱导损伤现象的在线探测。

主权项

1.一种光学元件激光损伤一体化超快诊断装置，其特征在于该装置包括纳秒激光光源(101)、飞秒激光光源(102)、第一全反镜(201)、第二全反镜(202)、第三全反镜(203)、第四全反镜(204)、第五全反镜(205)、第六全反镜(206)、第七全反镜(207)、第八全反镜(208)、第九全反镜(209)、第十全反镜(2010)、第十一全反镜(2011)、第十二全反镜(2012)、第十三全反镜(2013)、第十四全反镜(2014)、第十五全反镜(2015)、第一分光棱镜(301)、第二分光棱镜(302)、第三分光棱镜(303)、第四分光棱镜(304)、偏振分光棱镜(4)、第一连续可调衰减器(501)、第二连续可调衰减器(502)、第三连续可调衰减器(503)、第四连续可调衰减器(504)、第一干涉滤光片(601)、第二干涉滤光片(602)、第三干涉滤光片(603)、第四干涉滤光片(604)、第一透镜(701)、第二透镜(702)、第三透镜(703)、第一机械开关(801)、第二机械开关(802)、第三机械开关(803)、第一四分之一波片(901)、第二四分之一波片(902)、检偏器(10)、BBO倍频晶体(11)、光楔(12)、第一CCD相机(1301)、第二CCD相机(1302)、第三CCD相机(1303)、第四CCD相机(1304)、第一多通道数字延迟和脉冲时序发生器(1401)、第二多通道数字延迟与脉冲时序发生器(1402)、光电探测器(15)、能量计(16)、示波器(17)、待测样物体(18)、计算机及控制处理系统(19)，上述部件的位置关系如下：所述的纳秒激光光源(101)出射的纳秒激光经光楔(12)和第一透镜(701)聚焦在待测样物体(18)的表面,探测激光从所述的飞秒激光光源(102)出射后首先经BBO倍频晶体(11)倍频后，经第二透镜(702)和第三透镜(703)扩束，再经第一分光棱镜(301)分为透射的A光束和反射的B光束；所述的透射的A光束经第一全反射镜(201)、第二全反射镜(202)、第三全反射镜(203)和第四全反射镜(204)，然后经第一四分之一波片(901)和待测样物体(18)后携带有待测物体的信息，再经过第一机械开关(801)和偏振分光棱镜(4)分为透射的A1光束和反射的A2光束；所述的透射的A1光束经第一连续可调衰减器(501)和第一干涉滤光片(601)进入第一CCD相机(1301)；所述的反射的A2光束经第二四分之一波片(902)、检偏器(10)、第二连续可调衰减器(502)和第二干涉滤光片(602)进入第二CCD相机(1302)；所述的反射的B光束经第五全反射镜(205)和第二分光棱镜(302)后分为透射的B1和反射的B2光束；所述的透射的B1光束经第六全反射镜(206)、第七全反射镜(207)、第八全反射镜(208)、第九全反射镜(206)和第十全反镜(2010)后经待测样物体(18)透射后，再经第三分光棱镜(303)后再次分为反射的B11光束和透射的B12光束；所述的反射的B11光束经第二机械开关(802)、第三连续可调衰减器(503)和第三干涉滤光片(603)进入第三CCD相机(1303)；所述的反射的B2光束经第十一全反射镜(2011)、第十二全反射镜(2012)、第十三反射镜(2013)、第十四反射镜(2014)、第十五反射镜(2015)后，再经第四分光棱镜(304)反射；所述的透射的B12光束经第四分光棱镜(304)透射后与经第四分光棱镜(304)反射的B2光束一起经过第三机械开关(803)、第四连续可调衰减器(504)和第四干涉滤光片(604)进入第四CCD相机(1304)；所述的第一CCD相机(1301)、第二CCD相机(1302)、第三CCD相机(1303)和第四CCD相机(1304)的输出端与所述的计算机及控制处理系统(19)的输入端相连；所述的第一CCD相机(1301)、第二CCD相机(1302)、第三CCD相机(1303)、第四CCD相机(1304)、第一机械开关(801)、第二机械开关(802)和第三机械开关(803)的控制端与所述的第二多通道数字延迟与脉冲时序发生器(1402)输出端相连；所述的纳秒激光光源(101)的控制端和飞秒激光光源(102)的控制端与所述的第一多通道数字延迟与脉冲时序发生器(1401)的输出端相连；所述的第一多通道数字延迟与脉冲时序发生器(1401)的输出端与所述的第二多通道数字延迟与脉冲时序发生器(1402)的控制端相连；所述的第一多通道数字延迟与脉冲时序发生器(1401)的控制端与所述的计算机及控制处理系统(19)的输出端相连；所述的光电探测器(15)的输出端与所述的示波器(17)的输入端相连；所述的纳秒激光光源(101)出射的激光经过所述的光楔(12)的反射部分激光由所述的能量计(16)探测；所述的透射的A光束经待测样物体(18)，再经所述的第一机械开关(801)和偏振分光棱镜(4)后，形成的透射的A1光束携带激光辐照待测样物体(18)正面方向上的损伤形貌及表面裂纹信息，简称为正面信息，该正面信息经所述的第一连续可调衰减器(501)和第一干涉滤光片(601)后，由所述的第一CCD相机(1301)探测；所述的透射的A光束经第一四分之一波片(901)、待测样物体(18)、第一机械开关(801)、偏振分光棱镜(4)、第二四分之一波片(902)和检偏器(10)组成光弹记录装置，形成反射的A2光束，携带有激光辐照待测样物体(18)损伤后形成的应力分布信息，该应力信息经过所述的第二连续可调衰减器(502)和第二干涉滤光片(602)后，由所述的第二CCD相机(1302)探测；所述的透射的B1光束经待测样物体(18)和第三分光棱镜(303)后形成的反射的B11光束携带激光辐照待测样物体(18)时在体内及空气中传播的冲击波、溅射物质以及体内裂纹形貌及分布信息，再经过所述的第二机械开关(802)、第三连续可调衰减器(503)和第三干涉滤光片(603)后，由所述的第三CCD相机(1303)探测；所述的第二分光棱镜(302)、第六全反镜(206)、第七全反镜(207)、第八全反镜(208)、第九全反镜(209)、第十全反镜(2010)、第十一全反镜(2011)、第十二全反镜(2012)、第十三全反镜(2013)、第十四全反镜(2014)、第十五全反镜(2015)、第三分光棱镜(303)和第四分光棱镜(304)组成马赫‑泽德干涉记录装置，所述的透射的B12光束携带激光辐照待测样物体(18)时冲击波的振幅和相位信息，与所述的反射的B2光束同轴经过所述的第四分光棱镜(304)获得冲击波的振幅和相位的全息信息；该全息信息经所述的第三机械开关(803)、第四连续可调衰减器(504)和第四干涉滤光片(604)后，由所述的第四CCD相机(1304)探测；其中，所述的第一多通道数字延迟与脉冲时序发生器(1401)控制纳秒激光光源(101)和飞秒激光光源(102)出射激光之间的时间延迟，所述的第二多通道数字延迟与脉冲时序发生器(1402)控制所述的第一CCD相机(1301)、第二CCD相机(1302)、第三CCD相机(1303)、第四CCD相机(1304)、第一机械开关(801)、第二机械开关(802)和第三机械开关(803)的触发时间同步和开关开启时间；所述的第一多通道数字延迟与脉冲时序发生器(1401)的初始触发信号由所述的计算机及控制处理系统(19)产生并输入，所述的第二多通道数字延迟与脉冲时序发生器(1402)的初始触发信号由所述的第一多通道数字延迟与脉冲时序发生器(1401)产生并输入。