一種連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，包括旋轉(zhuǎn)反射鏡、程控轉(zhuǎn)臺(tái)、漫反射屏、信號(hào)記錄及同步單元、若干只光學(xué)狹縫和若干只全反射鏡；旋轉(zhuǎn)反射鏡固定在程控轉(zhuǎn)臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)反射鏡旋轉(zhuǎn)角度和速度的自動(dòng)控制；若干只光學(xué)狹縫設(shè)置在程控轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸為中心的圓弧上，其中的每只狹縫正對(duì)程控轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)軸，光學(xué)元件一一對(duì)應(yīng)設(shè)置在光學(xué)狹縫的出口處；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高能激光器一次出光分時(shí)輻照多個(gè)試樣，大大提高了高能激光器的使用效率，同時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)反射鏡的旋轉(zhuǎn)速度控制光束照射至光學(xué)元件的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了效應(yīng)輻照時(shí)間的精確控制，從而選擇高能激光器輸出中功率穩(wěn)定的區(qū)間開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，確保了實(shí)驗(yàn)的有效性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是一種獲取光 學(xué)元件在連續(xù)波高能激光短時(shí)間輻照下?lián)p傷概率和損傷閾值的實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在研究光學(xué)元件激光輻照效應(yīng)時(shí)，需要研究目標(biāo)對(duì)象在高能激光短時(shí)間（1(T5S? K^s)輻照下的損傷概率與閾值。但是由于高能激光系統(tǒng)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的短時(shí)間出 光控制，同時(shí)存在單次出光成本高、出光中的功率穩(wěn)定性差等問(wèn)題，常規(guī)的一對(duì)一出光實(shí)驗(yàn) 存在著效率低、成本高等問(wèn)題，限制了大批量光學(xué)元件效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí) 驗(yàn)裝置，可用于獲取光學(xué)元件在短時(shí)間高能激光輻照下的損傷閾值測(cè)量，該裝置可以一次 實(shí)驗(yàn)輻照多個(gè)試樣，同時(shí)通過(guò)對(duì)觸發(fā)延遲時(shí)間的調(diào)節(jié)，選擇高能激光器出光功率較高、較穩(wěn) 定的區(qū)間開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，大大提高了高能激光器的使用效率。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案如下：
[0005] -種連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，包括激光參數(shù)監(jiān)測(cè)單元、旋 轉(zhuǎn)反射鏡、程控轉(zhuǎn)臺(tái)、漫反射屏、信號(hào)記錄及同步觸發(fā)單元、若干只石墨狹縫和若干只全反 射鏡；
[0006] 所述的旋轉(zhuǎn)反射鏡固定在程控轉(zhuǎn)臺(tái)上；
[0007] 所述的若干只光學(xué)狹縫設(shè)置在程控轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸為中心的圓弧上，其中的每只光學(xué)狹 縫正對(duì)程控轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)軸，在各光學(xué)狹縫的出口處一一對(duì)應(yīng)設(shè)置有光學(xué)元件樣品，所述的若 干只全反射鏡一一對(duì)應(yīng)設(shè)置在高能激光透過(guò)光學(xué)元件樣品的光路上，并將透射光反射至漫 反射屏上；
[0008] 所述的參數(shù)監(jiān)測(cè)單元包括激光能量計(jì)、p-t (功率隨時(shí)間變化）曲線測(cè)量?jī)x；
[0009] 所述的信號(hào)記錄及觸發(fā)單元包括觸發(fā)器、光電探測(cè)器和示波器；所述的p-t曲線 測(cè)量?jī)x具有兩個(gè)輸出端，一個(gè)輸出端連接觸發(fā)器，一個(gè)輸出端連接示波器；所述的光電探測(cè) 器正對(duì)漫反射屏設(shè)置，其輸出端連接示波器的另一通道；所述的觸發(fā)器輸入端連接p-t曲 線測(cè)量?jī)x的一個(gè)輸出端，觸發(fā)器的輸出端連接程控轉(zhuǎn)臺(tái)控制器，觸發(fā)器具有調(diào)節(jié)觸發(fā)延遲 時(shí)間的功能。
[0010] 上述連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中，參數(shù)監(jiān)測(cè)單元還包括一 級(jí)分束鏡和二級(jí)分束鏡，所述的一級(jí)分束鏡將高能激光分成強(qiáng)光束和弱光束，其中強(qiáng)光束 入射至旋轉(zhuǎn)反射鏡，弱光束入射至二級(jí)分束鏡，并經(jīng)二級(jí)分束鏡再分成兩路，一路進(jìn)入能量 計(jì)，另一路進(jìn)入p-t曲線測(cè)量?jī)x。
[0011] 上述連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中，旋轉(zhuǎn)反射鏡和一級(jí)分束鏡 之間的光路上設(shè)置有長(zhǎng)焦會(huì)聚透鏡。
[0012] 上述連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中，旋轉(zhuǎn)反射鏡和光學(xué)狹縫之 間的光路上設(shè)置有衰減片。
[0013] 上述連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中，光學(xué)狹縫由石墨制成，其 寬度可以調(diào)節(jié)。
[0014] 上述連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中，在高能激光旋轉(zhuǎn)掃描的起 始點(diǎn)與終止點(diǎn)均放置石墨吸收塊。
[0015] 上述連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中，光學(xué)元件為介質(zhì)薄膜材 料。
[0016] 本發(fā)明具有以下的有益效果：
[0017] 1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高能激光器一次出光分時(shí)輻照多個(gè)試樣，大大提高了高能激光器 的使用效率，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。
[0018] 2、本發(fā)明通過(guò)旋轉(zhuǎn)反射鏡的旋轉(zhuǎn)速度控制光束照射至光學(xué)元件的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了效 應(yīng)輻照時(shí)間的精確控制，同時(shí)利用信號(hào)記錄及觸發(fā)單元對(duì)程控轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)時(shí)刻進(jìn)行控制， 從而選擇高能激光器輸出中功率較高、較穩(wěn)定的區(qū)間開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，確保了實(shí)驗(yàn)的有效性。
[0019] 附圖及說(shuō)明
[0020] 圖1為本發(fā)明連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明探測(cè)器測(cè)量激光器輸出p-t (功率隨時(shí)間變化）曲線及未延遲觸發(fā) 掃描時(shí)輻照各樣品的時(shí)刻示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明探測(cè)器測(cè)量激光器輸出P-t (功率隨時(shí)間變化）曲線及延遲觸發(fā)掃 描時(shí)輻照各樣品的時(shí)刻示意圖。
[0023] 附圖標(biāo)記如下：1 一入射1?能激光；2--級(jí)分束鏡；3 -二級(jí)分束鏡；4 一能量計(jì)； 5 - P_t曲線測(cè)量?jī)x；6 -觸發(fā)器；7 -不波器；8-長(zhǎng)焦會(huì)聚透鏡；9一程控轉(zhuǎn)臺(tái)；10-旋轉(zhuǎn) 反射鏡；11 一衰減片；12-光學(xué)狹縫；13-光學(xué)元件樣品；14 一石墨吸收塊；15-全反鏡； 16-漫反射屏；17 -光電探測(cè)器。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明的連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，包括激光 參數(shù)監(jiān)測(cè)單元、旋轉(zhuǎn)反射鏡10、程控轉(zhuǎn)臺(tái)9、漫反射屏16、信號(hào)記錄及同步觸發(fā)單元、若干只 石墨制成的光學(xué)狹縫12和若干只全反射鏡15 ;
[0025] 旋轉(zhuǎn)反射鏡10固定在程控轉(zhuǎn)臺(tái)9上，可通過(guò)軟件自動(dòng)控制。該程控轉(zhuǎn)臺(tái)9可設(shè)定 轉(zhuǎn)動(dòng)的起始角度、終止角度、轉(zhuǎn)動(dòng)速度，并具有外部觸發(fā)功能，能夠由外部TTL電平信號(hào)觸 發(fā)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0026] 若干只光學(xué)狹縫12設(shè)置在程控轉(zhuǎn)臺(tái)9轉(zhuǎn)軸為中心的圓弧上，其中的每只狹縫正對(duì) 程控轉(zhuǎn)臺(tái)9的轉(zhuǎn)軸，被測(cè)量的光學(xué)元件13 -一對(duì)應(yīng)設(shè)置在光學(xué)狹縫12的出口處，若干只全 反射鏡15 -一對(duì)應(yīng)設(shè)置在高能激光透過(guò)光學(xué)元件13的光路上，并將從被測(cè)量光學(xué)元件13 的透射光反射至漫反射屏16上；并由一個(gè)正對(duì)漫反射屏16的光電探測(cè)器17進(jìn)行接收，用 于確定每個(gè)樣品受激光輻照的時(shí)刻。
[0027] 參數(shù)監(jiān)測(cè)單元還包括一級(jí)分束鏡2、二級(jí)分束鏡3、激光能量計(jì)4和P-t曲線測(cè)量 儀5, 一級(jí)分束鏡2將高能激光分成強(qiáng)光束和弱光束，其中強(qiáng)光束入射至旋轉(zhuǎn)反射鏡10,用 于輻照樣片，弱光束入射至二級(jí)分束鏡3,并經(jīng)二級(jí)分束鏡3再分成較強(qiáng)、較弱的兩束。其 中，較強(qiáng)的激光用能量計(jì)4收集測(cè)量，結(jié)合分束鏡分束比的測(cè)量，可以監(jiān)測(cè)輻照激光的總能 量；較弱的光用Ρ-t曲線測(cè)量?jī)x5收集測(cè)量。P-t曲線測(cè)量?jī)x5輸出信號(hào)分為兩路，一路由 示波器7采集，另一路作為觸發(fā)器6輸入信號(hào)。觸發(fā)器6輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)TTL電平信號(hào)，用 于觸發(fā)程控轉(zhuǎn)臺(tái)9的轉(zhuǎn)動(dòng)；該TTL電平可進(jìn)行延時(shí)設(shè)定，用于控制程控轉(zhuǎn)臺(tái)9延時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0028] 信號(hào)記錄及觸發(fā)單元包括觸發(fā)器6、光電探測(cè)器17和示波器7 ;其中P-t曲線測(cè)量 儀5具有兩個(gè)輸出端，一個(gè)輸出端連接觸發(fā)器6, 一個(gè)輸出端連接不波器7 ;光電探測(cè)器17 的輸出端連接示波器7的另一通道；觸發(fā)器6輸入端連接P-t曲線測(cè)量?jī)x5的一個(gè)輸出端， 觸發(fā)器6的輸出端連接程控轉(zhuǎn)臺(tái)9的控制器，觸發(fā)器6具有調(diào)節(jié)觸發(fā)延遲時(shí)間的功能。
[0029] 圖2在沒(méi)有延遲觸發(fā)時(shí)，測(cè)量得到的激光器輸出P-t曲線及激光輻照各樣品的時(shí) 刻示意圖；圖3為有意設(shè)置了延遲觸發(fā)后，測(cè)量得到的激光器輸出P-t曲線及激光輻照各樣 品的時(shí)刻示意圖。從中可以看出，通過(guò)選擇合理的延遲觸發(fā)時(shí)間，可控制激光輻照至被測(cè)量 樣品上的時(shí)刻，從而選擇激光出光功率比較穩(wěn)定的時(shí)刻進(jìn)行效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)的可靠性。
[0030] 圖1中示例畫(huà)出了 6個(gè)樣品，具體實(shí)驗(yàn)需根據(jù)實(shí)際需要以及各設(shè)備性能指標(biāo)來(lái)進(jìn) 行設(shè)計(jì)。樣品布置在以旋轉(zhuǎn)反射鏡10反射點(diǎn)為圓心的圓周上，等間距分布。在激光旋轉(zhuǎn)掃 描的起始點(diǎn)與終止點(diǎn)，均放置石墨吸收塊14,防止出光造成的破壞。光學(xué)狹縫12的寬度可 以調(diào)節(jié)，限制了激光在樣品上輻照的范圍。在各輻照光路上，根據(jù)需要放置不同倍率的衰減 片11，用以調(diào)節(jié)預(yù)期的輻照激光功率。通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度，可以調(diào)節(jié)激光在實(shí)驗(yàn)樣品 上的輻照時(shí)間。同時(shí)根據(jù)光功率密度參數(shù)的需要，在強(qiáng)光光路上，放置一只長(zhǎng)焦透鏡8,對(duì)光 束進(jìn)行聚焦，提高輻照激光功率密度。
[0031] 實(shí)驗(yàn)前，需先測(cè)量一級(jí)分束鏡2、二級(jí)分束鏡3的透反比kp k2，長(zhǎng)焦會(huì)聚透鏡的透 過(guò)率T，以及各衰減片的透過(guò)率ti (i=l，2…6)。
[0032] 若進(jìn)入P-t曲線（相對(duì)）測(cè)量?jī)x的監(jiān)測(cè)功率為Pm，P-t曲線（相對(duì)）測(cè)量?jī)x的記 錄結(jié)果為V m，則有
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括激光參數(shù)監(jiān) 測(cè)單元、旋轉(zhuǎn)反射鏡（10)、程控轉(zhuǎn)臺(tái)（9)、漫反射屏（16)、信號(hào)記錄及同步單元、若干只光學(xué) 狹縫（12)和若干只全反射鏡（15); 所述的旋轉(zhuǎn)反射鏡（10)固定在程控轉(zhuǎn)臺(tái)（9)上； 所述的若干只光學(xué)狹縫（12)設(shè)置在程控轉(zhuǎn)臺(tái)（9)轉(zhuǎn)軸為中心的圓弧上，其中的每只光 學(xué)狹縫（12 )正對(duì)程控轉(zhuǎn)臺(tái)（9 )的轉(zhuǎn)軸，在各光學(xué)狹縫（12 )的出口處--對(duì)應(yīng)設(shè)置有光學(xué)元 件樣品（13)，所述的若干只全反射鏡（15) -一對(duì)應(yīng)設(shè)置在高能激光（1)透過(guò)光學(xué)元件樣品 (13)的光路上，并將透射光反射至漫反射屏（16)上； 所述的參數(shù)監(jiān)測(cè)單元包括用于激光參數(shù)監(jiān)測(cè)的能量計(jì)（4)和P-t曲線測(cè)量?jī)x（5); 所述的信號(hào)記錄及同步單元包括示波器（7)、光電探測(cè)器（17)和觸發(fā)器（6)，所述的光 電探測(cè)器（17)正對(duì)漫反射屏（16)設(shè)置，所述的光電探測(cè)器（17)的輸出端和P-t曲線測(cè)量 儀（5)的輸出端分別接示波器（7)的不同通道，所述的觸發(fā)器（6)輸入端接P-t曲線測(cè)量?jī)x (5)的輸出端，觸發(fā)器（6)的輸出端接程控轉(zhuǎn)臺(tái)（9)的控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在 于：所述的參數(shù)監(jiān)測(cè)單元還包括一級(jí)分束鏡（2)和二級(jí)分束鏡（3)，所述的一級(jí)分束鏡（2) 將高能激光（1)分成強(qiáng)光束和弱光束，其中強(qiáng)光束入射至旋轉(zhuǎn)反射鏡（10)，弱光束入射至 二級(jí)分束鏡（3)，并經(jīng)二級(jí)分束鏡（3)再分成兩路，一路進(jìn)入能量計(jì)（4)，另一路進(jìn)入P-t曲 線測(cè)量?jī)x（5)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征 在于：所述的旋轉(zhuǎn)反射鏡（10)和一級(jí)分束鏡（2)之間的光路上設(shè)置有長(zhǎng)焦距會(huì)聚透鏡（8)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在 于：所述的旋轉(zhuǎn)反射鏡（10)和光學(xué)狹縫（12)之間的光路上設(shè)置有衰減片（11)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征 在于：所述的光學(xué)狹縫（12)由石墨制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在 于：所述的光學(xué)狹縫（12)寬度可調(diào)節(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在 于：在高能激光（1)旋轉(zhuǎn)掃描的起始點(diǎn)與終止點(diǎn)均放置石墨吸收塊（14)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)波高能激光輻照光學(xué)元件的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在 于：所述的光學(xué)元件（13)為介質(zhì)薄膜材料。
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK104048812SQ201410216001
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】林新偉, 周孟蓮, 程德艷, 王立君, 馮國(guó)斌, 馮剛, 韋成華 申請(qǐng)人:西北核技術(shù)研究所