[发明专利]一种光学薄膜损伤过程中表面温度的实时测量装置

说明书

本发明提供一种光学薄膜损伤过程中表面温度的实时测量装置，测量装置包含激光系统，一个位于由计算机控制的移动平台上的待测样品，CCD在线损伤判断装置以及测量热反射信号的两个Si雪崩光电二极管探测器和一个示波器；使用两束不同激光，一束是纳秒脉冲主激光，辐照光学薄膜诱导光学薄膜损伤，另一激光为探测激光，与主激光成一定角度射到样品表面，通过实时检测探测激光在光学薄膜表面的热反射信号来测量光学薄膜在主激光诱导的损伤过程中温度的实时变化。可以实时测量纳秒脉冲激光诱导光学薄膜损伤过程中表面的温度，为纳秒脉冲激光诱导光学薄膜损伤机理的确定提供实验依据。

技术领域

本发明涉及光学薄膜的激光损伤测量技术领域，具体涉及一种纳秒脉冲激光诱导光学薄膜损伤过程中表面温度的实时测量的装置。

背景技术

光学薄膜的损伤多年来一直制约着高功率激光器的发展，研究薄膜损伤的检测，给出一个好的测量方法是解决上述问题的关键所在。

光学薄膜激光损伤机理的研究是制备高质量光学薄膜的基础，而只有深入了解光学薄膜损伤过程中其光、热、力特性的变化才能深刻理解其激光诱导损伤机理。而热损伤是纳秒脉冲激光诱导光学薄膜的主要损伤过程，所以纳秒脉冲激光诱导光学薄膜损伤过程中表面温度的实时测量是非常必要的。

目前对激光诱导光学薄膜损伤过程中表面温度的探测没有直接的测量方法。大多数的测量都是一种间接测量，一般都是通过测量光学薄膜在激光辐照下的吸收大小，然后认为吸收的光能转化为热能再通过热传导理论来反解表面温度相应的变化，而且这种吸收的测量一般是光学薄膜在激光诱导下没有损伤，因为一旦光学薄膜发生损伤，其吸收会显著增大可能要提高几个量级，所以对这种测量方法提出了限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以实时测量纳秒脉冲激光诱导光学薄膜损伤过程中表面的温度，为纳秒脉冲激光诱导光学薄膜损伤机理的确定提供实验依据的激光诱导光学薄膜损伤过程中表面温度的实时测量装置。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：一种光学薄膜损伤过程中表面温度的实时测量装置，它的测量装置包含输出波长为λ₁的第一激光器、用于准直光路协助监测损伤破坏的第二激光器以及用于探测光路的第三激光器的激光系统，一个位于由计算机控制的移动平台上的待测样品，用于判断损伤的CCD在线损伤判断装置以及测量热反射信号的两个Si雪崩光电二极管探测器和一个示波器；

在所述的第一激光器输出的光路上依次设置45度转折镜一、激光能量衰减器、45度转折镜二、分光镜以及透镜，波长为λ₁的第一激光辐照在处于移动平台上的待测样品，在所述的分光镜的反射光路上设置能量计，用于测量波长为λ₁的第一激光器的能量；

在所述的第三激光器输出光路上设置分束镜，把探测光束分成两束，一束设置45度转折镜三转折光路，在分束镜的反射光路上设置Si雪崩光电二极管探测器二测量反射的探测激光的能量以监控探测激光输出激光的稳定性；另一束通过反射镜反射在待测样品上，待测样品表面的瞬时热反射信号被Si雪崩光电二极管探测器一测量，并被示波器记录，示波器通过数据线与计算机串口相连。

作为本发明的进一步改进；所述的激光能量衰减器由可旋转的半波片和一个偏振片组成，通过通信线与计算机相连。

本发明的原理如下：

在激光辐照过程中，薄膜表面的温度将发生变化，而薄膜表面的反射率会随着表面温度的变化而变化，本发明通过测量薄膜表面反射率的相对变化ΔR来测量薄膜表面的温度变化ΔT，即有：其中κ为薄膜的热反射系数。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

采用该技术可以有效快速的测量纳秒脉冲激光诱导光学薄膜损伤过程中表面温度，为纳秒脉冲激光诱导光学薄膜损伤机理的确定提供实验依据。

附图说明