光學元件缺陷激光近場調(diào)制檢測裝置及誘導損傷預測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光學元件檢測領域，特別是光學元件缺陷激光近場調(diào)制檢測裝置及誘導損傷預測方法。它具有成本低、檢測速度快、檢測圖像實時存儲、檢測結(jié)果實時判斷等特點。
【背景技術】
[0002]光學元件在生產(chǎn)和使用過程中會存在各種缺陷，例如顆粒污染物、氣泡、劃痕等，其中一些缺陷調(diào)制激光光束的振幅、位相后，激光光束的局部區(qū)域會形成尚光強調(diào)制。在尚功率固體激光裝置中，激光運行通量接近于元件損傷閾值，這些局部的高光強調(diào)制不僅嚴重破壞光束均勻性，而且極可能誘導元件損傷，因此為了避免缺陷誘導光學元件損傷，需要在光學元件使用前預測其所含缺陷是否會引起高強度調(diào)制。
[0003]現(xiàn)有的缺陷檢測，一般都是通過對光學元件的缺陷進行成像，從而對缺陷的尺寸、數(shù)量等進行標定，但并沒有針對缺陷調(diào)制光束近場的檢測。雖然光學元件存在的缺陷數(shù)量很多，但大部分缺陷不會對光束局部造成很高的光強調(diào)制，并不影響光學元件的使用。若要判斷光學元件能否在高功率激光裝置中安全使用，需要結(jié)合缺陷對激光近場的調(diào)制幅度，來預測該光學元件缺陷在高功率激光作用下是否容易誘導損傷。因此，現(xiàn)有的技術需要進一步發(fā)展和提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的不足，提出一種光學元件缺陷激光近場調(diào)制的檢測裝置及誘導損傷預測方法。該裝置用于檢測低功率激光經(jīng)光學元件缺陷后的近場衍射效應，獲得加入待測元件時所測光強相對未加待測元件時所測光強的光強調(diào)制倍數(shù)，通過光強調(diào)制倍數(shù)可以預測在高功率激光作用下這些缺陷是否容易引起元件損傷。該裝置具有成本低、檢測速度快、檢測圖像實時存儲、檢測結(jié)果實時判斷等特點。
[0005]本發(fā)明的技術解決方案如下:
[0006]一種光學元件缺陷激光近場調(diào)制檢測裝置，其特點在于由光纖激光器、光衰減器、光分束器、光纖準直器、第一電動平移臺、電動升降臺、縮束系統(tǒng)、面陣CCD、第二電動平移臺和計算機構(gòu)成，沿所述的光纖激光器的輸出光束方向依次是所述的光衰減器和光分束器，該光分束器將I束激光分成4束激光，該光分束器出射的4束激光通過光纖經(jīng)所述的光纖準直器輸出；所述的第一電動平移臺和電動升降臺構(gòu)成二維平移臺，供待測樣品設置，所述的第二電動平移臺上設置有2 X 2排布的4個縮束系統(tǒng)和2 X 2排布的4個面陣(XD，所述的
2X 2排布的4個面陣CCD —一對應地位于所述的2 X 2排布的4個縮束系統(tǒng)的像方焦點位置，所述的面陣CCD的輸出端與所述的計算機的輸入端相連，所述的計算機的輸出端與所述的第一電動平移臺、電動升降臺和第二電動平移臺的控制端相連。
[0007]所述的光纖激光器用于提供圓形光束；光衰減器用于對光功率進行衰減；光分束器用于將I束激光分成4束激光；光纖準直器用于將光纖內(nèi)的傳輸光變?yōu)闇手惫?；光纖用于在光纖激光器、光衰減器、光分束器、光纖準直器之間傳導激光。
[0008]所述光纖激光器的輸出端與所述光衰減器的輸入端相連，光衰減器的輸出端與所述光分束器的輸入端相連，光分束器的4個輸出端與所述4個光纖準直器相連，4個光纖準直器構(gòu)成2X2排布并通過固定件安放于實驗臺上。
[0009]所述的待測光學元件樣品固定在由第一電動平移臺和電動升降臺構(gòu)成的二維平移臺，通過移動所述第一電動平移臺和電動升降臺以實現(xiàn)元件整個面上的檢測。
[0010]所述的計算機，用于控制所述第一電動平移臺、電動升降臺和第二電動平移臺的運動方向、運動距離，所述4個光纖準直器出射光束的光軸互相平行并且一一對應與所述4個縮束系統(tǒng)的光軸、4個面陣CCD的采樣窗口中心在一條直線上。
[0011]所述第二電動平移臺的移動方向與所述4束激光的光軸平行，并且?guī)涌s束系統(tǒng)向待測光學元件方向移動最大距離后，能使待測光學元件位于縮束系統(tǒng)的物方焦平面。
[0012]利用上述的光學元件缺陷激光近場調(diào)制檢測裝置對光學元件缺陷及誘導損傷的預測方法，其特征在于該方法包括步驟如下:
[0013]I)將待測光學元件放置到第一電動平移臺上，開啟裝置后，光纖激光器輸出I束激光依次經(jīng)光衰減器、光分束器、光纖準直器后輸出4束激光；
[0014]2)通過第一電動平移臺和電動升降臺帶動待測光學元件移出上述4束激光入射位置，使4束激光一一對應入射4個縮束系統(tǒng)和面陣CCD，通過第二電動平移臺帶動縮束系統(tǒng)和面陣CCD同時移動，面陣CCD采集沒有待測光學元件時的光束近場強度ItlU, y, z)隨傳輸距離的變化；
[0015]3)通過第一電動平移臺和電動升降臺將待測光學元件移到光束入射位置，通過第二電動平移臺帶動縮束系統(tǒng)和面陣CCD移動至待測光學元件的成像面，然后使縮束系統(tǒng)和面陣CCD整體向遠離待測光學元件的方向等間距移動適當距離，從而使面陣CCD獲得經(jīng)待測光學元件后的光束近場Ie(x，y，z)隨傳輸距離的變化，計算機同步顯示對應圖像的最大光強增加倍數(shù)max [I。(X，y, z)/10(x, y, z)]，并對出現(xiàn)較大光強增加倍數(shù)的圖像進行儲存；
[0016]4)通過第一電動平移臺和電動升降臺帶動待測光學元件移至未檢測的位置，再重復步驟3)，從而實現(xiàn)待測光學元件整個面上的檢測，計算機顯示面陣CCD的采集圖像，經(jīng)數(shù)據(jù)處理并選擇性儲存圖像數(shù)據(jù)。
[0017]本發(fā)明的技術效果如下:
[0018]由于大尺寸面陣CCD成本較高而小尺寸面陣CCD掃描整個大口徑元件的時間長，因而本裝置采用4個小尺寸面陣CCD同時掃描模式，使得本裝置兼有成本低、掃描速度快的優(yōu)點。
[0019]本裝置主要用于檢測光學元件缺陷形成的最高光強調(diào)制點的強度和位置，而光學元件缺陷產(chǎn)生的最高光強調(diào)制點一般都出現(xiàn)在靠近缺陷的位置，然后隨傳播距離的增加而逐漸衍射掉，所以第二電動平移臺的典型移動長度為300_，滿足所需光束近場的檢測。
[0020]本裝置為了加快面陣CCD掃描的速度，可以在采樣過程中設置電動平移臺II等間距移動并同時保存光強分布數(shù)據(jù)，后續(xù)再對數(shù)據(jù)進行分析；為了避免較大的數(shù)據(jù)存儲量，也可以設置在第二電動平移臺移動過程中實時判斷光場中是否存在較強的光強調(diào)制，遇到較大的光強調(diào)制時立即停止電動平移臺的移動，由實驗人員進行觀察并存儲相應的光強數(shù)據(jù)。
[0021]本裝置的檢測結(jié)果可以獲得加入待測元件時所測光強相對未加待測元件時所測光強的光強增加倍數(shù)，通過光強增加倍數(shù)可以判斷在高功率激光裝置中該光學元件的缺陷是否容易引起損傷。
[0022]總之，本發(fā)明適用于檢測光學元件缺陷在衍射效應下對光束的近場調(diào)制，具有低成本、高精度等間距采樣、實時顯示采樣圖像、快速判斷采樣結(jié)果等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明光學元件缺陷激光近場調(diào)制檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖2是圖1的俯視圖
[0025]圖中:1_光纖激光器、2-光衰減器、3-光分束器、4-光纖準直器、5-第一電動平移臺1、6-電動升降臺、7-縮束系統(tǒng)、8-面陣(XD、9-第二電動平移臺I1、10-計算機、11-待測光學兀件、12-連接光纖激光器和光衰減器的光纖、13-連接光衰減器和光分束器的光纖、14-連接光分束器和光纖準直器的光纖、15-面陣CCD和計算機的連接線、16-電動平移臺II和計算機的連接線、17-電動平移臺I和計算機的連接線、18-電動升降臺和計算機的連接線。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合實例和附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，但不應以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0027]請參閱圖1，圖1為本發(fā)明光學元件缺陷激光近場調(diào)制檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖1可知，本發(fā)明光學元件缺陷激光近場調(diào)制檢測裝置由光纖激光器1