[发明专利]一种等离子体产生诱因识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学元件抗激光损伤性能的测试方法，尤其是涉及一种等离子体产生诱因识别方法。

背景技术

高反射激光薄膜是高功率激光系统中的关键元件，为了深入研究高反射激光薄膜的损伤机制、准确评价薄膜的抗激光损伤能力，需要不断地发展和完善激光损伤阈值的测量技术，提高损伤阈值的测量精度和准确度，从而指导高反射薄膜制备工艺的优化和改进。目前，在损伤阈值测量过程中，为更加客观的反应薄膜的宏观激光损伤性能，通常选取尽可能大的测量区域，因此光栅扫描激光损伤阈值测量方式近年来被广泛采用。测量中，一般采用工作频率为10Hz的脉冲式Nd:YAG激光器，通过对扫描间隔和扫描轨迹的调节，可以对较大面积的样品表面进行覆盖，并对出现的损伤点的坐标和位置进行记录，留作后期的损伤生长测量。

高反射激光薄膜的损伤机制决定了在测量过程中，薄膜中的缺陷和表面污染物在一定能量下会吸收激光并产生宽光谱分布的等离子体，等离子体将进一步吸收同一脉冲下的后续激光并逐渐扩大，这一过程将持续微秒至毫秒尺度，对于实时监测样品是否发生损伤的光电探测器或高速相机而言，都将形成一个的强信号区或曝光饱和区，从而极大的影响损伤的判断。当前，一般是采用多路探测信号方式，通过在高速相机前添加窄带滤光片来降低等离子体产生时宽光谱的强光进入高速相机，以确保拍摄到有效图像；同时，用一路光电信号实时监测散射信号，当散射信号显著增强时，由此确定激光损伤的发生或等离子体的产生。

然而，多路探测过程中，难以将光电信号和高速相机的信息完全同步，因此无法获得等离子体产生的准确位置，更无法区分等离子体的成因是薄膜缺陷还是表面污染物。而等离子体信息是研究高反射激光薄膜损伤机制的重要信息和线索，因此，需要在激光损伤阈值测量中记录等离子体产生的位置并对其成因进行分析。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种判定简单、准确的等离子体产生诱因识别方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种等离子体产生诱因识别方法，该方法用于高反射激光薄膜损伤阈值测量中，所述的损伤阈值测量的装置包括用于发射泵浦激光的泵浦激光器、用于带动被测样品移动的电动平移台、照明电源和实时监测并获取被测样品图像的损伤监控组件，所述的损伤监控组件包括在线显微镜和外触发式相机，所述的识别方法具体包括以下步骤：

1)将被测样品固定在电动平移台，电动平移台控制被测样品做光栅轨迹移动，在线显微镜对准泵浦激光辐照被测样品的位置；

2)泵浦激光器辐照前，外触发式相机通过电动平移台的移动对被测样品的每个位置进行图片采集，将第(x，y)张图片标记为N_0xy，图片中缺陷点的局部坐标记为N_0xy-ab，全局坐标记为N_0XY，其中，a和b为缺陷点在第(x，y)张图片中的局部坐标，X和Y为以第(1，1)张图片的左上角为原点、缺陷点在整个测量区域的全局坐标；

3)泵浦激光器辐照被测样品，外触发式相机再次通过电动平移台的移动对被测样品的每个位置进行图片采集，将将第(x，y)张图片标记为N_1xy，图片中缺陷点的局部坐标记为N_1xy-ab，全局坐标记为N_1XY；

4)判断是否发生等离子体闪光，若是，则执行步骤6)，若否，则执行步骤5)；

5)比较每个x和y位置下的图片N_0xy和N_1xy的差异，判定样品是否发生损伤，执行步骤7)；

6)在发生等离子体闪光的第(x，y)张图片上，比较激光未辐照前的N_0xy-ab位置与激光辐照后的第(x+1，y)或(x，y+1)张图片的N_1xy-ab位置的差异，识别等离子体产生的诱因；

7)电动平移台控制被测样品，回到初始坐标位置；

8)提升泵浦激光能量，重复步骤3)-步骤7)，实现被测样品相同区域在泵浦激光不同能量辐照下的测量。

所述的对被测样品的每个位置进行图片采集具体为：

泵浦激光器发送外触发信号控制电动平移台作光栅轨迹移动，电动平移台接收到外触发信号后移动到下一个测量点并立即停止；

泵浦激光器发送外触发信号控制外触发式相机通过在线显微镜对电动平移台每次停止时的被测样品进行拍照，采集图片。

所述的步骤5)具体为：