[发明专利]光学晶体元件激光损伤阈值检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学晶体元件激光损伤阈值检测装置。

背景技术

惯性约束核聚变(Inertial Confinement Fusion，简称ICF)作为解决能源问题的一条重要途径日益受到各国政府的高度重视。ICF装置中的固体激光器在最后阶段需要输出很高能量的光束以实现氘氚靶丸点火，故对制作激光器的各类晶体元件的激光损伤阈值有较高要求。例如，KH₂PO₄(磷酸二氢钾，Potassium Dihydrogen Phosphate，简称：KDP)晶体常被制作成普克尔斯盒或者光学倍频元件而广泛应用于ICF工程中，要求其激光损伤阀值≥15J/cm²。目前，KDP晶体实测的激光损伤阈值远小于其要求值。为了探索提高光学晶体元件激光损伤阈值的方法，经常需要对超精密加工后的光学晶体作激光损伤试验。目前对光学晶体元件激光损伤时的高分辨率观察都是由人工控制、手工操作来实现的，例如，用液体胶粘剂将光学晶体样件固定于一个移动元件上，并且该移动元件由人工来实现位移控制，这种方法存在明显的缺陷：其一，人工控制移动元件在工作台上的运动不能保证晶体表面与激光束垂直，会严重影响激光损伤阈值的测试结果，并且，如果操作出现失误，还易造成高能激光束致残人手；其二，采用人眼直接观察损伤点，分辨率不高，严重地影响到测量结果的准确性，且操作不慎时会使人眼致盲；其三，光学晶体元件与移动元件间的固定采用液体胶粘结的方法不可靠，该元件在移动过程中容易使光学晶体倾倒导致破碎，另外试验后取下晶体也很不方便。因此，设计一套专用检测装置来实现光学晶体元件激光损伤阈值的精确测试是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前没有专用检测装置来实现光学晶体元件激光损伤阈值的精确测试的问题，提供了一种光学晶体元件激光损伤阈值检测装置。

本发明包括水平工作台、电机支撑架、电机联接板、伺服电动机、下轴承组件、联轴器、滚珠丝杠、滚珠丝母、丝母滑块、L形直线电机支撑板、直线导轨、上轴承组件、平板直线电机、光学元件夹具体、两轴运动控制卡、控制计算机、CCD摄像头、L形CCD联接板、CCD支撑架、水平微位移工作台和竖直微位移工作台，

电机支撑架的底端在水平工作台上表面的一侧居中固定，电机支撑架的顶端与电机联接板固定连接，伺服电动机置于电机联接板上，伺服电动机的输出轴穿过电机联接板的中心孔通过联轴器与滚珠丝杠的顶端连接，滚珠丝杠与滚珠丝母相配合形成滚珠丝杠副，滚珠丝母与丝母滑块固定连接，L形直线电机支撑板的一条边作为竖直段与所述滚珠丝杠平行设置，L形直线电机支撑板的另一条边作为水平段与所述水平工作台平行设置，丝母滑块的一侧面与所述L形直线电机支撑板竖直段的外侧面连接，丝母滑块的另一侧面与直线导轨上的导轨滑块的外侧面连接，所述丝母滑块的一侧面与丝母滑块的另一侧面为相对应的两个侧面，直线导轨固定于电机支撑架一个内侧面中段的居中位置，所述电机支撑架的该内侧面上端的居中位置固定上轴承组件，电机支撑架的该内侧面下端的居中位置固定下轴承组件，下轴承组件与滚珠丝杠的下端配合，上轴承组件与滚珠丝杠的上端配合；上轴承组件的下端面与直线导轨的上端面之间、直线导轨的下端面与下轴承组件的上端面之间和下轴承组件的下端面与水平工作台的上表面之间分别设有间隙；

所述L形直线电机支撑板水平段的上表面与平板直线电机的导轨相固定，平板直线电机的载物台上固定光学元件夹具体；

水平工作台的上表面与CCD支撑架下表面滑动配合，CCD支撑架上设置相互垂直固定连接的竖直微位移工作台和水平微位移工作台，L形CCD联接板的一条边作为竖直段与所述滚珠丝杠平行设置，L形CCD联接板的另一条边作为水平段与所述水平工作台平行设置，水平微位移工作台与L形CCD联接板竖直段的外侧面固定连接，L形CCD联接板的水平段上表面放置CCD摄像头；

平板直线电机和伺服电动机的控制信号输入端分别连接两轴运动控制卡的一个控制信号输出端，两轴运动控制卡的两个控制信号输入端分别连接控制计算机的一个控制信号输出端，控制计算机的信号采集输入端连接CCD摄像头的信号采集输出端。

本发明的优点是：

本发明设计了一套光机电组合的测试专用平台来实现光学晶体元件激光损伤阈值的精确测试，它依靠各个组件的精度安全便捷地实现光学晶体元件的可靠夹持、精确移动和损伤点准确观测，并有利于研究人员有效地了解晶体元件内部的损伤过程及其表层质量对损伤阈值大小的影响规律，从而找到进一步提高光学晶体元件激光损伤阈值的加工方法或加工参数。