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原文传递一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法

专利名称：	一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法
摘要：	本发明公开了一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法，涉及三维电控目标靶台系统、激光损伤时刻监测系统、损伤用激光器系统和程控计算机等之间的协调和工作。工作时，将指示光、照明激光、瞄准激光与损伤激光共点。当靶材损伤时，靶材表面的损伤点引起照明激光散射特性的变化，计时计算机根据此变化给程控计算机发出停止激光辐照信号，程控计算机根据激光辐照时间和损伤激光功率，结合作用在靶材上的激光光斑大小，确定目标材料的激光损伤阈值。本发明公开的测试方法适用于高功率连续激光损伤阈值自动测试，也适用于超连续或高重频激光损伤阈值的自动测试，既适用于透明材料损伤阈值的测试，也适用于非透明材料损伤阈值的测试。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	长春理工大学
发明人：	李昌立;魏智;王耀德;马遥;王頔;张巍;苑博识;金光勇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910368777.6
公开号：	CN110161040A
代理机构：	北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	李冉
分类号：	G01N21/88(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	130000 吉林省长春市卫星路7089号
主权项：	1.一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法，其特征在于，包括以下装置：三维电控目标靶台系统(100)、激光损伤时刻监测系统(200)、损伤用激光器系统(300)和程控计算机(400)；所述三维电控目标靶台系统(100)包括靶材及三维电控目标靶台，所述靶材固定在所述三维电控目标靶台上；所述损伤用激光器系统(300)包括同轴设置的损伤用激光器(303)以及瞄准激光器(304)，且按照所述损伤用激光器(303)发出的损伤激光以及瞄准激光器(304)发出的瞄准激光传播方向上设置有激光扩束系统(302)和损伤激光聚焦系统(301)，所述损伤用激光器(303)与激光电源(305)电相连；所述激光损伤时刻监测系统(200)按照照明激光传播方向依次设置有聚焦透镜一(201)、聚焦透镜二(202)、双色反射镜(205)、窄带滤光片(206)、聚焦透镜三(207)、光电探测器(208)、前放及比较电路(209)和计时计算机(210)；所述激光损伤时刻监测系统(200)按照指示光传播方向依次设置有指示光激光器(204)、激光扩束准直镜(203)、所述双色反射镜(205)、所述聚焦透镜二(202)和所述聚焦透镜一(201)；所述激光损伤时刻监测系统(200)还包括照明激光器(211)，所述照明激光器(211)发出所述照明激光，且所述指示光和所述照明激光的散射光共用所述双色反射镜(205)、所述聚焦透镜二(202)和所述聚焦透镜一(201)；所述前放及比较电路(209)与所述计时计算机(210)电连接，所述程控计算机(400)与所述三维电控目标靶台、所述激光电源(305)和计时计算机(210)电连接，且所述程控计算机(400)控制所述三维电控目标靶台和所述激光电源(305)，所述程控计算机(400)受控于所述计时计算机(210)；该方法包括系统瞄准阶段和辐照阶段；所述系统瞄准阶段包括以下步骤：步骤一：将所述瞄准激光器(304)发出的瞄准激光和所述损伤用激光器(303)发出的损伤激光经所述激光扩束系统(302)准直后，通过所述激光聚焦系统(301)聚焦到靶材的同一点上；步骤二：所述指示光激光器(204)发出的指示光依次经过所述激光扩束准直镜(203)、所述双色反射镜(205)、所述聚焦透镜二(202)和所述聚焦透镜一(201)聚焦到所述靶材上，且与所述损伤用激光器(303)发出的损伤激光共点；步骤三：所述照明激光器(211)发出的照明激光聚焦到所述靶材上，且与所述损伤用激光器(303)发出的损伤激光共点，实现系统瞄准；所述辐照阶段包括以下步骤：步骤四：开启所述损伤用激光器(303)，设定初始激光功率以及初始辐照时间，辐照所述靶材，同时所述激光电源(305)发出触发信号给所述程控计算机(400)，开始计时；步骤五：在设定初始激光功率以及初始辐照时间内，判断所述靶材是否损伤，若损伤，则引起所述照明激光器(211)发出的照明激光的散射波变化，经所述聚焦透镜一(201)、所述聚焦透镜二(202)、所述双色反射镜(205)、所述窄带滤光片(206)和所述聚焦透镜三(207)后，使所述光电探测器(208)转换的电信号电平改变，使所述前放及比较电路(209)给出高电平信号或低电平信号，触发所述计时计算机(210)，所述计时计算机(210)向所述程控计算机(400)发出信号，所述程控计算机(400)控制所述损伤用激光器(303)停止辐照，并控制所述三维电控目标靶台改变靶材的位置，并根据半分逼近法改变所述损伤用激光器(303)的激光功率或者按照预设的程序减少辐照时间，程控计算机(400)控制所述损伤用激光器(303)继续辐照靶材，直至所述计时计算机(210)向所述程控计算机(400)发出停止激光辐照信号，说明所述靶材表面刚好损伤；若不损伤，所述程控计算机(400)控制所述三维电控目标靶台改变靶材的位置，并根据倍数放大法改变所述损伤用激光器(303)的激光功率或者按照预设的程序增加激光辐照时间，继续辐照所述靶材，直至所述计时计算机(210)向所述程控计算机(400)发出停止激光辐照信号，说明所述靶材表面刚好损伤；步骤六：所述程控计算机(400)给出所述靶材的激光辐照时间和辐照的激光功率，结合靶材处损伤激光的光斑面积，计算出该靶材高功率连续激光损伤阈值。 2.根据权利要求1所述的一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法，其特征在于，所述三维电控目标靶台包括X方向移动控制模块(101)、Y方向移动控制模块(102)、Z方向移动控制模块(103)、靶台控制箱(104)和靶台卡具(105)，所述靶台控制箱(104)控制所述X方向移动控制模块(101)、所述Y方向移动控制模块(102)和所述Z方向移动控制模块(103)的移动步长和步数，其中，所述X方向移动控制模块(101)和所述Y方向移动控制模块(102)控制所述靶台卡具(105)沿损伤用激光横向位置的移动，以调整损伤激光对靶材的损伤区域，所述Z方向移动控制模块(103)控制所述靶台卡具(105)沿损伤用激光纵向位置，以调整损伤激光对靶材损伤区域的聚焦情况；所述靶台卡具(105)用于固定所述靶材，所述程控计算机(400)控制所述靶台控制箱(104)。 3.根据权利要求2所述的一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法，其特征在于，所述程控计算机(400)根据半分逼近法或者倍数放大法改变所述损伤用激光器(303)的功率和按照预设的程序改变激光辐照时间具体包括以下步骤：设初始损伤激光功率P0，初始辐照时间为T0；辐照靶材，如果所述靶材损伤，所述程控计算机(400)设置损伤激光功率P1，P1为P0值一半，且所述程控计算机(400)控制所述靶台控制箱(104)，所述靶台控制箱(104)控制所述X方向移动控制模块(101)或所述Y方向移动控制模块(102)按照预设的步长移动，使所述靶材的激光作用点移动到新的位置，继续辐照靶材；如果所述靶材损伤，所述程控计算机(400)设置损伤激光功率P2，P2为P1的一半，如果所述靶材没有损伤，则将所述损伤激光功率在P1的基础上，增加P2值的一半，且所述程控计算机(400)控制所述靶台控制箱(104)，所述靶台控制箱(104)继续移动所述X方向移动控制模块(101)或所述Y方向移动控制模块(102)，继续辐照靶材，以此类推，直至所述靶材表面刚好损伤；或者辐照靶材，如果所述靶材损伤，所述程控计算机(400)设置辐照时间T1，T1为T0-ΔT，ΔT为时间改变的步长，且所述程控计算机(400)控制所述靶台控制箱(400)，所述靶台控制箱(104)控制所述X方向移动控制模块(101)或所述Y方向移动控制模块(102)按照预设的步长移动，使所述靶材的激光作用点移动到新的位置，继续辐照靶材；如果所述靶材仍然发生损伤，所述程控计算机(400)继续设置辐照时间T2，T2为T0-2ΔT，如果所述靶材没有损伤，则T2为T0-3/2ΔT，同时所述程控计算机(400)控制所述靶台控制箱(104)，所述靶台控制箱(104)继续移动所述X方向移动控制模块(101)或所述Y方向移动控制模块(102)，使所述靶材的激光作用点移动到新的位置，继续辐照靶材，以此类推，直到所述靶材表面刚好发生损伤。 4.根据权利要求3所述的一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法，其特征在于，所述指示光激光器(204)为发散角为mrad量级的连续可见光激光器，其发出的指示光经所述激光扩束准直镜(203)后为类平行光。 5.根据权利要求4所述的一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法，其特征在于，所述照明激光器(211)为可见光激光器，其波长与所述指示光激光器(204)的波长不同。 6.根据权利要求5所述的一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法，其特征在于，所述双色反射镜(205)与所述光路轴线成45°角，所述双色反射镜(205)的膜系对所述指示光激光器(204)发出的指示光全反射或大部分反射，且对所述照明激光器(211)的照明激光全透射。 7.根据权利要求5所述的一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法，其特征在于，所述窄带滤光片(206)的波段与所述照明激光器(211)的波长相匹配。 8.根据权利要求5所述的一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法，其特征在于，所述光电探测器(208)根据所述照明激光器(211)的照明激光散射光信号转换为电信号电平，所述前放及比较电路(209)根据所述电平信号给出高电平信号或低电平信号。 9.根据权利要求8所述的一种自动测试高功率连续激光损伤阈值的方法，其特征在于，所述计时计算机(210)能够根据所述前放及比较电路(209)给出的所述高电平信号或所述低电平信号，触发所述程控计算机(400)，所述程控计算机(400)控制所述激光电源(305)，所述激光电源(305)控制所述损伤用激光器(303)改变激光功率和辐照时间，或者所述激光电源(305)控制所述损伤用激光器(303)终止激光辐照。
所属类别：	发明专利