一种光学元件激光损伤测试设备及方法技术

本发明专利技术提供一种光学元件激光损伤测试设备及方法，涉及光学元件激光损伤研究领域。光学元件激光损伤测试设备包括施力装置、测量装置、计算模块和损伤测试装置。通过施力装置向待测样品施加应力，使待测样品均匀地变形后，待测样品表面产生应力均匀分布的区域。测量装置由此能够方便、准确地测量出待测样品的最大形变量，进而由计算模块定量计算出待测样品上的最大应力，并在此基础上有损伤测试装置开展损伤测试实验，测试出待测样品在该最大应力下的损伤阈值和损伤增长阈值。调整应力的大小进行多次测试，即可模拟光学元件在使用过程中受到应力作用的情况，保证测试结果的精确性和有效性。效性。效性。

A laser damage testing device and method for optical elements

【技术实现步骤摘要】
一种光学元件激光损伤测试设备及方法


[0001]本专利技术涉及光学元件激光损伤研究领域，尤其涉及一种光学元件激光损伤测试设备及方法。

技术介绍

[0002]高功率固体激光装置需要使用大量光学元件，在高功率激光辐照下，这些光学元件(特别是用于真空密封的大口径透镜或窗口)的表面极易发生激光损伤。在光学元件投入使用前，往往需要对其进行激光损伤测试，以此来确定光学元件的损伤阈值和损伤增长阈值。
[0003]在高功率固体激光装置中，用于真空密封的大口径透镜或窗口起到隔绝大气和真空环境的作用。也正因为如此，这类光学元件两侧存在压差，会给光学元件的真空后表面引入约数兆帕左右的应力，且该应力会对光学元件的抗损伤性能造成影响。
[0004]现有的激光损伤测试装置没有模拟光学元件在使用过程中受到应力作用的情况，未能考虑应力对光学元件的抗损伤性能的影响，测试结果与光学元件在实际工作情况下的损伤阈值以及损伤增长阈值之间存在偏差。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一是提供一种光学元件激光损伤测试设备。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种光学元件激光损伤测试设备，包括施力装置、测量装置、计算模块和损伤测试装置；
[0008]所述施力装置用于向待测样品施加应力，以使所述待测样品均匀地变形；
[0009]所述测量装置用于测量所述待测样品的最大形变量；
[0010]所述计算模块用于根据所述最大形变量计算出所述待测样品上的最大应力；
[0011]所述损伤测试装置用于测试所述待测样品在所述最大应力下的损伤阈值和损伤增长阈值。
[0012]作为对所述光学元件激光损伤测试设备的进一步可选的方案，所述待测样品呈板状设置；
[0013]所述施力装置包括底座、转轴和顶进机构；
[0014]所述转轴沿第一方向设置，所述转轴与所述底座转动连接，所述转轴成对设置在所述待测样品的两侧，所述转轴上设有卡持部和转动臂，两个所述卡持部分别卡持所述待测样品的两侧边；
[0015]所述顶进机构设置在所述底座上，所述顶进机构用于同时顶进两个所述转动臂，以使两个所述转轴沿相反的方向转过相同的角度。
[0016]作为对所述光学元件激光损伤测试设备的进一步可选的方案，所述顶进机构包括
调节螺母和调节螺丝，所述调节螺母固定设置在所述底座上，所述调节螺丝沿所述待测样品的厚度方向设置，所述调节螺丝与所述调节螺母螺纹配合，所述调节螺丝同时与两个所述转动臂相抵。
[0017]作为对所述光学元件激光损伤测试设备的进一步可选的方案，所述底座上设有推板，所述推板沿所述调节螺丝的长度方向滑动设置在所述底座上，所述调节螺丝通过所述推板同时与两个所述转动臂相抵。
[0018]作为对所述光学元件激光损伤测试设备的进一步可选的方案，所述推板上成对设有滚轮，所述推板通过两个所述滚轮分别与两个所述转动臂相抵，所述滚轮与所述推板转动连接，且所述滚轮的旋转轴心沿所述第一方向。
[0019]作为对所述光学元件激光损伤测试设备的进一步可选的方案，所述测量装置包括扫描平台和测距传感器；
[0020]所述测距传感器设置在所述扫描平台上，所述测距传感器用于测量自身与所述待测样品的距离；
[0021]所述扫描平台用于带动所述测距传感器移动，并使所述测距传感器至少经过所述待测样品的最小变形区域和最大变形区域。
[0022]作为对所述光学元件激光损伤测试设备的进一步可选的方案，所述扫描平台上设有粗调平台，所述测距传感器设置在所述粗调平台上，所述粗调平台用于使所述测距传感器与所述待测样品的中部对齐。
[0023]作为对所述光学元件激光损伤测试设备的进一步可选的方案，所述扫描平台上设有精调平台，所述测距传感器设置在所述精调平台上，所述精调平台用于调整所述测距传感器与所述待测样品的距离，以使所述待测样品位于所述测距传感器的测量距离内。
[0024]作为对所述光学元件激光损伤测试设备的进一步可选的方案，还包括定位板，所述施力装置和所述测量装置均固定于所述定位板上。
[0025]本专利技术的另一目的是提供一种光学元件激光损伤测试方法。
[0026]本专利技术提供如下技术方案：
[0027]一种光学元件激光损伤测试方法，包括：
[0028]向待测样品施加应力，使待测样品均匀地变形并保持；
[0029]测量所述待测样品的最大形变量；
[0030]根据所述最大形变量计算出所述待测样品上的最大应力；
[0031]测试所述待测样品在所述最大应力下的损伤阈值和损伤增长阈值。
[0032]本专利技术的实施例具有如下有益效果：
[0033]通过施力装置向待测样品施加应力，使待测样品均匀地变形后，待测样品表面产生应力均匀分布的区域。测量装置由此能够方便、准确地测量出待测样品的最大形变量，进而由计算模块定量计算出待测样品上的最大应力，并在此基础上有损伤测试装置开展损伤测试实验，测试出待测样品在该最大应力下的损伤阈值和损伤增长阈值。调整应力的大小进行多次测试，即可模拟光学元件在使用过程中受到应力作用的情况，保证测试结果的精确性和有效性。
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0036]图1示出了本专利技术实施例1提供的一种光学元件激光损伤测试设备的整体结构示意图；
[0037]图2示出了本专利技术实施例1提供的一种光学元件激光损伤测试设备中施力装置的结构示意图；
[0038]图3示出了本专利技术实施例1提供的一种光学元件激光损伤测试设备中顶进机构的结构示意图；
[0039]图4示出了本专利技术实施例1提供的一种光学元件激光损伤测试设备中测量装置的结构示意图；
[0040]图5示出了本专利技术实施例2提供的一种光学元件激光损伤测试方法的步骤流程图；
[0041]图6示出了本专利技术实施例2提供的一种光学元件激光损伤测试方法中待测样品上应力仿真示意图；
[0042]图7示出了本专利技术实施例2提供的一种光学元件激光损伤测试方法中待测样品的最大形变量与最大应力之间的关系示意图；
[0043]图8示出了本专利技术实施例2提供的一种光学元件激光损伤测试方法中辐射通量与待测样品在三种应力下的损伤概率之间的关系示意图。
[0044]主要元件符号说明：
[0045]100
‑
施力装置；110
‑
底座；111
‑
立柱；112
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学元件激光损伤测试设备，其特征在于，包括施力装置、测量装置、计算模块和损伤测试装置；所述施力装置用于向待测样品施加应力，以使所述待测样品均匀地变形；所述测量装置用于测量所述待测样品的最大形变量；所述计算模块用于根据所述最大形变量计算出所述待测样品上的最大应力；所述损伤测试装置用于测试所述待测样品在所述最大应力下的损伤阈值和损伤增长阈值。2.根据权利要求1所述的光学元件激光损伤测试设备，其特征在于，所述待测样品呈板状设置；所述施力装置包括底座、转轴和顶进机构；所述转轴沿第一方向设置，所述转轴与所述底座转动连接，所述转轴成对设置在所述待测样品的两侧，所述转轴上设有卡持部和转动臂，两个所述卡持部分别卡持所述待测样品的两侧边；所述顶进机构设置在所述底座上，所述顶进机构用于同时顶进两个所述转动臂，以使两个所述转轴沿相反的方向转过相同的角度。3.根据权利要求2所述的光学元件激光损伤测试设备，其特征在于，所述顶进机构包括调节螺母和调节螺丝，所述调节螺母固定设置在所述底座上，所述调节螺丝沿所述待测样品的厚度方向设置，所述调节螺丝与所述调节螺母螺纹配合，所述调节螺丝同时与两个所述转动臂相抵。4.根据权利要求3所述的光学元件激光损伤测试设备，其特征在于，所述底座上设有推板，所述推板沿所述调节螺丝的长度方向滑动设置在所述底座上，所述调节螺丝通过所述推板同时与两个所述转动臂相抵。5.根据权利要求4所述的光学元件激光损伤测试设备，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：田野，徐振源，韩伟，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：