[发明专利]一种可测量损伤阈值的高能激光损伤真空实验系统

说明书

本发明涉及一种可测量损伤阈值的高能激光损伤真空实验系统，能够实现表面不同程度的损伤和实时探测损伤阈值，适用脉冲激光、连续激光和超连续激光等激光源，利用调束透镜组、激光功率计和电动平移台上调焦透镜的结合，在不需要增大激光输出功率的情况下，就可实现激光到靶功率密度的可调可测。实验系统整体结构简单、成本低、易搭建、适用性强，系统采用简易式真空装置，真空度可靠性高，使用寿命长，可应用在卫星帆板、空间站等空间环境领域的激光损伤实验中。

技术领域

本发明涉及激光损伤技术领域，尤其涉及一种可测量损伤阈值的高能激光损伤真空实验系统。

背景技术

随高能激光技术的发展，激光损伤、激光毁伤类实验在各个方面的应用越来越广，如针对真空和空间领域的光学薄膜元件、镜头镀膜元件；针对真空和空间领域的太阳能电池片、卫星帆板等光电转换元件；针对强激光聚焦产生高热以达到毁伤目标元件表面的高能激光武器等......现代科技的发展对激光损伤实验，尤其是真空环境下能够测量损伤阈值及损伤表面的激光损伤实验系统，提出了更高的要求。

然而，目前现有的激光损伤真空实验装置、实验系统，存在许多问题，包括：

(1)设计复杂、成本高昂，按照其设计方法配置一套完整的激光损伤真空实验系统，动辄需要数万至十数万的经费开销，不利于中小型科研实验室、研究所的实际应用和需求；

(2)损伤阈值测试系统大多是采用高速CCD相机在线监测，对于高能激光器，所需CCD的性能指标变得十分严苛；

(3)一般的实验系统是通过增大损伤激光源的输出功率，来改变激光到靶功率密度，无法做到连续可调，且调整强激光操作上具有一定的危险性；

(4)真空装置的真空环境因为设计的复杂性，需要用到大量的导线、转接头、钻孔，其真空度的可靠性、使用寿命会逐渐降低。

因此，本发明专利提出一种可测量损伤阈值的高能激光损伤真空实验系统，具有成本低、易搭建、真空度可靠性高、激光到靶功率可调可测等特点。

发明内容

为了解决现有激光损伤真空实验系统中的上述缺陷，本发明提供一种可测量损伤阈值的高能激光损伤真空实验系统，并给出测量损伤阈值的试验流程。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种可测量损伤阈值的高能激光损伤真空实验系统，包括：YAG固体激光器-1、分光镜-2、第一凸透镜-3、第二凸透镜-4、调焦透镜-5、He-Ne气体激光器-6、真空罩-7、待损伤样品-8、第一夹持装置-9、脉冲激光功率计-10、计算机-11、激光功率计-12、电动平移台-13、探测器-14和真空泵-15，其中：损伤激光源由YAG固体激光器-1出射，经分光镜-2后，一部分进入脉冲激光功率计-10，实时探测待损伤样品-8上的辐射激光功率；另一部分经第一凸透镜-3、第二凸透镜-4构成平行调束透镜组，对激光光斑大小进行自由扩束或缩束，然后激光源经过电动平移台-13上的调焦透镜-5，对样品上的辐射激光光斑大小进行控制，结合辐射激光功率得到损伤激光到靶功率密度，并实现可调可测；真空装置由真空罩-7和真空泵-15组成，待损伤样品-8通过第一夹持装置-9固定，损伤实验过程中，样品置于真空环境中，保证真空度，并可随真空装置一起水平或竖直移动；探测激光源由He-Ne气体激光器-6出射，入射到待损伤样品-8的损伤激光光斑上，保持探测激光光斑和损伤激光光斑重合，用探测器-14和激光功率计-12接收样品损伤表面的反射激光功率；由计算机-11分析脉冲激光功率计-10和激光功率计-12的变化情况，得到不同损伤程度与损伤表面反射激光功率的对应关系，进而实时测定损伤阈值。

本发明中，所述的损伤激光源还包括飞秒脉冲激光器、连续激光器或超连续激光器。

本发明中，所述的电动平移台还包括导轨或手动平移台。

本发明提出的可测量损伤阈值及损伤表面的高能激光损伤真空实验系统的试验流程，具体步骤如下：