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原文传递一种波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法及系统

专利名称：	一种波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法及系统
摘要：	本发明公开了一种波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法及系统，该方法以不同波长激光辐照波长分离薄膜的不同损伤机理及损伤形貌作为依据，将缺陷损伤点对应的致损波长激光进行判定，并将缺陷损伤的时间以及二维空间中位于高斯光斑内的坐标进行判断进行能量密度细化分析，结合缺陷损伤点的深度以及两波长激光各自对应的电场，完成对缺陷损伤点在时间与三维空间的能量密度进行细分，有效地解决了国际标准测试法中，无法判定缺陷损伤对应波长激光能量，将高斯光斑内不均匀分布的激光能量密度以及缺陷损伤点等效的看作为均匀分布，并将峰值能量密度作为缺陷损伤能量密度，忽略缺陷损伤的时间以及纵向电场影响所带来的问题，提高了测试精度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所
发明人：	单翀;赵晓晖;高妍琦;赵元安;崔勇;饶大幸;胡国行;刘晓凤;马伟新
专利状态：	有效
申请日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201911024331.8
公开号：	CN110618143A
代理机构：	上海智力专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	周涛
分类号：	G01N21/958(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	201899 上海市嘉定区陈家山路1129号
主权项：	1.一种波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法，其特征在于，具体包括以下步骤： S1，将经波长分离薄膜分离得到的反射波长激光和透射波长激光同时重叠辐照在金属膜表面，并记录激光光斑在金属膜表面的位置； S2，将测试样品水平移动至金属膜的位置，将反射波长激光和透射波长激光的入射峰值能量密度调制至其各自单独辐照时10％损伤概率对应的激光能量密度； S3，将反射波长激光和透射波长激光同时重叠辐照在测试样品上，记录测试样品上单独出现的缺陷损伤点的坐标和损伤时间； S4，根据记录的缺陷损伤点的坐标和损伤时间以及反射波长激光和透射波长激光的入射峰值能量密度分别计算出反射波长激光和透射波长激光在时间与二维空间维度中累计的激光能量密度； S5，利用扫描电子显微镜观察缺陷损伤点的损伤形貌，根据损伤深度判断出致损激光；根据缺陷损伤点的深度判断其各波长激光对应电场，并结合反射波长激光和透射波长激光在时间与二维空间维度中吸收的激光能量密度计算反射波长激光和透射波长激光在时间与三维空间维度中吸收的激光能量密度； S6，重复步骤S3-S5，将反射波长激光和透射波长激光重叠辐照在测试样品的不同位置，选取出多次辐照中致损激光在时间与三维空间维度吸收的最低的激光能量密度并将该激光能量密度以及其对应的另一波长激光吸收的能量密度作为测试样品的缺陷激光损伤阈值。 2.根据权利要求1所述的波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法，其特征在于，所述步骤1中将经波长分离薄膜分离得到的反射波长激光和透射波长激光同时重叠辐照在金属膜表面，并记录激光光斑在金属膜表面的位置的具体步骤为： S11，电脑控制激光器发出激光束； S12，波长分离薄膜将激光束分离成反射波长激光和透射波长激光，调节测试系统的时间延迟机构使反射波长激光和透射波长激光同时重叠辐照在金属膜表面； S13，调节测试系统中反射波长激光和透射波长激光各自对应的衰减器，使反射波长激光和透射波长激光的入射峰值能量密度分别调至0.01J/cm2，并利用CCD相机记录两个波长激光的激光光斑在金属膜表面的位置。 3.根据权利要求2所述的波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法，其特征在于，所述步骤S12中反射波长激光和透射波长激光同时重叠辐照在金属膜表面时，两个波长激光的入射夹角小于5度。 4.根据权利要求2所述的波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法，其特征在于，所述测试系统包括激光器、用以将激光器发出的激光束分离成透射波长激光和反射波长激光的第一波长分离薄膜、示波器，所述透射波长激光经第一光路辐照在金属膜上后经第一中性滤波片到达第一光电探头，反射透射波长激光经第二光路辐照在金属膜上后经第二中性滤波片到达第二光电探头；所述第一光路上沿着光的传播方向依次设置有第一反光镜、第一衰减器、第一光束分束器、第二反光镜、第二光束分束器和第一聚光透镜，所述第一光束分束器的反射方向设置有第一光束质量分析仪和第一能量计，第二光束分束器的反射方向设置有第三中性滤波片和第三光电探头；所述第二光路上沿着光的传播方向依次设置有第二衰减器、第三光束分束器、第三反光镜、第四反光镜、时间延迟机构、第四光束分束器、第六反光镜、第七反光镜和第二聚光透镜，所述第三光束分束器的反射方向设置有第二光束质量分析仪和第二能量计，第四光束分束器的反射方向设置有四中性滤波片和第四光电探头；所述第一光电探头、第二光电探头、第三光电探头和第四光电探头均与示波器电连接。 5.根据权利要求4所述的波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法，其特征在于，所述时间延迟机构由对称设置的第四反光镜和第五反光镜组成。 6.根据权利要求1所述的波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法，其特征在于，所述步骤S5中根据损伤深度判断致损激光时，若损伤深度在测试样品的前表面，则致损激光为反射波长激光；若损伤深度到达测试样品基底，则致损激光为透射波长激光。 7.根据权利要求1所述的波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法，其特征在于，所述反射波长激光在时间与三维空间维度中吸收的激光能量密度Fth1＝n1Fd1，其中n1为波长分离薄膜上的缺陷损伤点的纵向深度所对应的反射波长激光的电场归一化系数；Fd1为反射波长激光在时间与二维空间维度中吸收的激光能量密度；所述透射波长激光在时间与三维空间维度中吸收的激光能量密度Fth2＝n2Fd2，其中n2为波长分离薄膜上的缺陷损伤点的纵向深度所对应的透射波长激光的电场归一化系数；Fd2为透射波长激光在时间与二维空间维度中吸收的激光能量密度。 8.根据权利要求1或7所述的波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法，其特征在于，所述反射波长激光在时间与二维空间维度中吸收的激光能量密度其中I1为反射波长激光入射峰值能量密度，单位为W/cm2；xi和yi为缺陷损伤点在高斯光斑二维空间中的坐标，单位为mm；ωx1和ωy1分别为反射波长激光光斑横向与纵向的高斯半径，单位为mm；td为缺陷损伤发生的时间，单位为ns；t0为激光峰值能量处对应时间，单位为ns；τ1为反射波长激光的脉宽，单位为ns；所述透射波长激光在时间与二维空间维度中吸收的激光能量密度其中I2为透射波长激光入射峰值能量密度，单位为W/cm2；xi和yi为缺陷损伤点在高斯光斑二维空间中的坐标，单位为mm；ωx2和ωy2分别为透射波长激光光斑横向与纵向的高斯半径，单位为mm；td为缺陷损伤发生的时间，单位为ns；t0为激光峰值能量处对应时间，单位为ns；τ2为透射波长激光的脉宽，单位为ns。 9.一种波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试系统，其特征在于，包括激光器、用以将激光器发出的激光束分离成透射波长激光和反射波长激光的波长分离薄膜、示波器，所述透射波长激光经第一光路到达金属膜后经第一中性滤波片到达第一光电探头，反射透射波长激光经第二光路到达金属膜后经第二中性滤波片到达第二光电探头；所述第一光路上沿着光的传播方向依次设置有第一反光镜、第一衰减器、第一光束分束器、第二反光镜、第二光束分束器和第一聚光透镜，所述第一光束分束器的反射方向设置有第一光束质量分析仪和第一能量计，第二光束分束器的反射方向设置有第三中性滤波片和第三光电探头；所述第二光路上沿着光的传播方向依次设置有第二衰减器、第三光束分束器、第三反光镜、第四反光镜、时间延迟机构、第四光束分束器、第七反光镜、第八反光镜和第二聚光透镜，所述第三光束分束器的反射方向设置有第二光束质量分析仪和第二能量计，第四光束分束器的反射方向设置有四中性滤波片和第四光电探头；所述第一光电探头、第二光电探头、第三光电探头和第四光电探头均与示波器电连接。 10.根据权利要求9所述的波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试系统，其特征在于，所述时间延迟机构由对称设置的第五反光镜和第六反光镜组成。
所属类别：	发明专利