一種光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置，包括分別與光學(xué)材料光路連接的輻照激光光源、探測光源、光電探測器、散射光探測器和熒光探測器；探測光源與光學(xué)材料之間設(shè)有探測光第一聚焦裝置；光學(xué)材料與光電探測器之間依次設(shè)有探測光第二聚焦裝置、探測光濾光裝置和空間濾波器；光學(xué)材料與散射光探測器之間依次設(shè)有散射光收集裝置和散射光濾光裝置；光學(xué)材料與熒光探測器之間依次設(shè)有熒光收集裝置和熒光濾光裝置。本實用新型有助于及時掌握光學(xué)材料所處的狀態(tài)，可以預(yù)知光學(xué)材料在激光的持續(xù)輻照下是否會發(fā)生損傷，減少不必要的損失，大大節(jié)約激光系統(tǒng)的使用成本。
【專利說明】一種光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光學(xué)材料和元件的檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]很多光學(xué)系統(tǒng)中，特別是強激光系統(tǒng)中，對所采用的光學(xué)材料和元件的光學(xué)特性都有著嚴(yán)格的要求，比如激光破壞閾值、缺陷的尺度和密度、光學(xué)特性的均勻性等?，F(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)中，對所采用的光學(xué)材料和元件的光學(xué)特性的檢測評價基本都是采用離線式的方式，并且對不同的光學(xué)特性分別采用不同的方法進行檢測，比如用散射顯微技術(shù)或者熒光顯微技術(shù)對缺陷進行檢測分析，利用激光量熱法或者分光光度法來測量光學(xué)吸收特性等。
[0003]研究表明，在激光輻照下，由于激光與材料的相互作用，會引起材料特性發(fā)生變化。由于這種特性的變化往往會影響到這些材料在光學(xué)系統(tǒng)中的性能，從而影響到整個光學(xué)系統(tǒng)的運行，并且有時候，這種激光引起的材料特性的變化也與激光輻照的時間長短有關(guān)，因此，很有必要對這些光學(xué)材料受激光輻照的過程，或者說是激光與材料的相互作用的過程進行實時監(jiān)測。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置，通過對光學(xué)材料在激光輻照下的光熱吸收信號的變化進行實時探測，并結(jié)合散射光信號的變化和激光激發(fā)熒光的變化的實時探測來獲得光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時信息。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案為:
[0006]一種光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置，包括分別與光學(xué)材料光路連接的輻照激光光源、探測光源、光電探測器、散射光探測器和熒光探測器；所述探測光源與光學(xué)材料之間設(shè)有探測光第一聚焦裝置；所述光學(xué)材料與光電探測器之間依次設(shè)有探測光第二聚焦裝置、探測光濾光裝置和空間濾波器；所述光學(xué)材料與散射光探測器之間依次設(shè)有散射光收集裝置和散射光濾光裝置；所述光學(xué)材料與熒光探測器之間依次設(shè)有熒光收集裝置和熒光濾光裝置。
[0007]所述的光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置，所述探測光第二聚焦裝置與探測光濾光裝置之間設(shè)有探測光角度調(diào)整裝置。
[0008]所述的光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置，所述探測光濾光裝置與空間濾波器之間設(shè)有探測光分光裝置，所述探測光分光裝置的反射光路上設(shè)有探測光功率探測裝置。
[0009]由上述技術(shù)方案可知，本實用新型通過對光學(xué)材料在激光輻照下光熱吸收特性的變化的實時探測，結(jié)合對散射光信號的變化和激光激發(fā)熒光信號的變化的實時探測，可以獲得光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時信息。本實用新型可用于光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)材料和元件的實時在線監(jiān)測。通過對光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時在線監(jiān)測分析，有助于及時了解掌握光學(xué)材料和元件所處的狀態(tài)，可以預(yù)知光學(xué)材料在激光的持續(xù)輻照下是否會發(fā)生損傷，從而可以提前采取相應(yīng)的措施來避免損傷過程的發(fā)生，減少不必要的損失，大大節(jié)約激光系統(tǒng)的使用成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型所述的透射類光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011]圖2是本實用新型所述的反射類光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]上圖中:1_輻照激光光源、2-光學(xué)材料樣品、3-探測光源、4-探測光第一聚焦裝置、5-探測光第二聚焦裝置、6-探測光角度調(diào)整裝置、7-探測光濾光裝置、8-探測光分光裝置、9-探測光功率探測裝置、10-探測光空間濾波器、11-光電探測器、12-散射光收集裝置、13-散射光濾光裝置、14-散射光探測器、15-熒光收集裝置、16-熒光濾光裝置、17-熒光探測器。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0014]如圖1所示，一種用于透射類光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置，包括有輻照激光光源1、光學(xué)材料樣品2、探測光源3、探測光第一聚焦裝置4、探測光第二聚焦裝置5、探測光角度調(diào)整裝置6、探測光濾光裝置7、探測光分光裝置8、探測光功率探測裝置
9、探測光空間濾波器10、光電探測器11、散射光收集裝置12、散射光濾光裝置13、散射光探測器14、熒光收集裝置15、熒光濾光裝置16和熒光探測器17。
[0015]探測光第一聚焦裝置4、探測光第二聚焦裝置5、散射光收集裝置12和熒光收集裝置15可采用聚焦透鏡，探測光角度調(diào)整裝置6可采用高反射鏡，探測光濾光裝置7、散射光濾光裝置13和熒光濾光裝置16可采用濾光片，探測光分光裝置8可采用分光片或分光棱鏡，探測光功率探測裝置9可采用光功率計或者光功率探測器。
[0016]由福照激光光源I發(fā)出的激光光束照射到光學(xué)材料樣品2上，由于光學(xué)材料樣品2對輻照激光能量的吸收，會在激光照射區(qū)域產(chǎn)生溫升，使得光學(xué)材料樣品2的物理特性發(fā)生變化，產(chǎn)生激光光熱效應(yīng)等現(xiàn)象。
[0017]由探測光源3發(fā)出的探測光光束由探測光第一聚焦裝置聚焦到光學(xué)材料樣品2上，與輻照激光照射的區(qū)域重合，從光學(xué)材料樣品2透射的探測光光束依次經(jīng)過探測光第二聚焦裝置5、探測光角度調(diào)整裝置6，再經(jīng)過探測光濾光裝置7濾掉除探測光以外的其它波段的雜散光，然后由探測光分光裝置8分為兩束，一束進入探測光功率探測裝置9，用于對探測光的功率進行探測，另一束則經(jīng)過空間濾波器10處理后由光電探測器11進行探測。
[0018]從光學(xué)材料樣品2上散射的輻照激光由散射光收集裝置12收集，再經(jīng)散射光濾光裝置13濾光后由散射光探測器14進行探測。
[0019]光學(xué)材料樣品2因為激光輻照所激發(fā)產(chǎn)生的熒光由熒光收集裝置15收集，再經(jīng)熒光濾光裝置16濾光后由熒光探測器17進行探測。
[0020]本實用新型的工作原理:
[0021]光學(xué)材料在強激光輻照下，吸收激光能量引起局部溫度升高，產(chǎn)生激光誘導(dǎo)光熱效應(yīng)，從而引起光學(xué)材料的物理特性發(fā)生變化，比如表面的熱形變、折射率的變化等。此時，用另一束較弱的探測光束也經(jīng)過強激光束的輻照區(qū)域(產(chǎn)生光熱效應(yīng)的區(qū)域)，該探測光束的傳播特性會發(fā)生改變，比如產(chǎn)生新增的發(fā)散或會聚效應(yīng)。這種傳播特性的變化的大小與光學(xué)材料的吸收率、熱擴散特性等相關(guān)，吸收越大，傳播特性的變化也越大。這種傳播特性的變化通過在出射的探測光路中放置一個空間濾波器來檢測。經(jīng)過空間濾波器后到達光電探測器的探測光能量會由于探測光新增的發(fā)散或會聚效應(yīng)而發(fā)生變化。同時，光學(xué)材料在激光輻照下，會引起輻照激光的散射，并且因為吸收激光的能量會激發(fā)產(chǎn)生熒光。
[0022]在激光持續(xù)輻照過程中，特別是強激光的輻照過程中，因為激光能量在光學(xué)材料上的不斷積淀，光學(xué)材料的光熱吸收特性也會持續(xù)不斷地變化，因此，本實用新型通過對光學(xué)材料在激光持續(xù)輻照下的光熱吸收特性的實時監(jiān)測來獲得光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時信息。此外，在激光輻照的過程中，散射光和熒光也可能會相應(yīng)地發(fā)生變化，因此，在實時監(jiān)測光熱吸收特性變化的同時，對散射光信號的變化和激光激發(fā)熒光信號的變化也進行實時監(jiān)測，這樣可以得到更多的關(guān)于光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時信息。
[0023]圖2所示為可用于反射類光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置，其結(jié)構(gòu)和原理均與圖1所示的透射類光學(xué)材料與激光相互作用過程的監(jiān)測裝置相似，不再贅述。
[0024]以上所述實施方式僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本實用新型的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置，其特征在于:包括分別與光學(xué)材料光路連接的輻照激光光源、探測光源、光電探測器、散射光探測器和熒光探測器；所述探測光源與光學(xué)材料之間設(shè)有探測光第一聚焦裝置；所述光學(xué)材料與光電探測器之間依次設(shè)有探測光第二聚焦裝置、探測光濾光裝置和空間濾波器；所述光學(xué)材料與散射光探測器之間依次設(shè)有散射光收集裝置和散射光濾光裝置；所述光學(xué)材料與熒光探測器之間依次設(shè)有熒光收集裝置和熒光濾光裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置，其特征在于:所述探測光第二聚焦裝置與探測光濾光裝置之間設(shè)有探測光角度調(diào)整裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)材料與激光相互作用過程的實時監(jiān)測裝置，其特征在于:所述探測光濾光裝置與空間濾波器之間設(shè)有探測光分光裝置，所述探測光分光裝置的反射光路上設(shè)有探測光功率探測裝置。
【文檔編號】G01N21/00GK203981562SQ201420348672
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】陳堅, 吳令奇, 吳周令 申請人:無錫利弗莫爾儀器有限公司