本發(fā)明涉及激光損傷，特別是一種光學(xué)元件激光損傷一體化超快診斷裝置。該裝置可實(shí)現(xiàn)光學(xué)玻璃、晶體及塑料等透明光學(xué)元件激光誘導(dǎo)損傷的損傷形貌、體內(nèi)及空氣中傳播的沖擊波、應(yīng)力分布、物質(zhì)噴濺、裂紋形貌及分布、等離子形態(tài)及振幅與相位等信息的在線探測。

背景技術(shù)：

強(qiáng)激光與固體物質(zhì)的相互作用包含了一系列的現(xiàn)象，如強(qiáng)激光誘導(dǎo)材料的損傷、熔化和燒蝕等，以及在激光輻照過程中相應(yīng)伴隨現(xiàn)象，如材料物質(zhì)的噴濺、體內(nèi)或表面應(yīng)力的形成、裂紋的演化、等離子體的形成與湮滅、沖擊波在體內(nèi)和空氣的傳播及振幅和相位變化等。研究強(qiáng)激光與物質(zhì)的相互作用及其相應(yīng)現(xiàn)象的演化過程是認(rèn)識物質(zhì)特性的重要參考和依據(jù)，具有重要的應(yīng)用和學(xué)術(shù)價值。然而，目前諸如條紋相機(jī)這樣的超快診斷設(shè)備的時間分辨率還不足以完全滿足和獲取更短時間內(nèi)物質(zhì)超快演化行為的圖像。采用基于泵浦-探針原理的時間分辨技術(shù)可解決這一問題而成為目前探測超快過程的另一重要手段。

目前，基于泵浦-探針原理的時間分辨技術(shù)已有一些報道。如A.Salleo等人在2001年時應(yīng)用基于泵浦-探針原理的時間分辨超快診斷方法首次研究了激光輻照熔石英前后表面時沖擊波行為[A.Salleo,F.Y.Genin,M.D.Feit,等,Applied Physics Letters,78,2840(2001)]。X.Z.Zeng等人研究了光學(xué)元件初始損傷時損傷點(diǎn)內(nèi)的燒蝕誘導(dǎo)的沖擊波傳播[X.Z.Zeng,X.L.Mao,S.S.Mao,等,Applied Physics Letters,88,061502(2006)]。S.G.Demos等也在此原理上結(jié)合偏振分光片的時間分辨超快診斷系統(tǒng)研究了波長為355nm激光誘導(dǎo)熔石英體損傷過程中裂紋及應(yīng)力波傳播的動力學(xué)過程[S.G.Demos,R.N.Raman,R.A.Negres，等,Optics express,21,4875，(2013)]。但上述研究方法都是采用納秒或皮秒激光作為探測光。H.F.Hu等[H.F.Hu,X.L.Wang,H.C.Zhai，等，J.Phys.D:Appl.Phys.44,135202(2011)]在基于泵浦-探針原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合全息技術(shù)研究了應(yīng)力波的傳播特點(diǎn)；周常河等人發(fā)明了一種觀察測量飛秒激光誘導(dǎo)物質(zhì)的動態(tài)變化過程的飛秒數(shù)字全息動態(tài)觀察測量裝置[周常河，朱林偉，武騰飛，飛秒數(shù)字全息動態(tài)觀察測量裝置，專利授權(quán)號：CN 101806733 B]。然而，這些報道都是針對一個或兩個信息進(jìn)行探測，目前都無法同時獲得激光輻照材料時的多維(如損傷形貌、體內(nèi)及空氣中傳播的沖擊波、應(yīng)力分布、物質(zhì)噴濺、裂紋形貌及分布、振幅及相位變化等)信息，無法深入分析強(qiáng)激光誘導(dǎo)光學(xué)材料損傷時這些現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致目前對元件損傷機(jī)理的認(rèn)識不清晰，無法找到合理和優(yōu)化的抑制措施的原因之一，以致元件在較低激光能量輻照下會產(chǎn)生損傷事件，此現(xiàn)象是目前工程實(shí)際應(yīng)用中的一個“瓶頸”問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷及不足，提出一種光學(xué)元件激光損傷一體化超快診斷裝置，該裝置可實(shí)時觀察和記錄不同延遲時間點(diǎn)情況下同一時刻元件損傷的四幅結(jié)果圖，觀察和分析光學(xué)元件激光損傷時的損傷形貌、體內(nèi)及空氣中傳播的沖擊波、應(yīng)力分布、物質(zhì)噴濺、裂紋形貌及分布、等離子體形態(tài)及振幅與相位信息等信息及其演化規(guī)律。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種光學(xué)元件激光損傷一體化超快診斷裝置，其特點(diǎn)在于該裝置包括納秒激光光源、飛秒激光光源、第一全反鏡、第二全反鏡、第三全反鏡、第四全反鏡、第五全反鏡、第六全反鏡、第七全反鏡、第八全反鏡、第九全反鏡、第十全反鏡、第十一全反鏡、第十二全反鏡、第十三全反鏡、第十四全反鏡、第十五全反鏡、第一分光棱鏡、第二分光棱鏡、第三分光棱鏡、第四分光棱鏡、偏振分光棱鏡、第一連續(xù)可調(diào)衰減器、第二連續(xù)可調(diào)衰減器、第三連續(xù)可調(diào)衰減器、第四連續(xù)可調(diào)衰減器、第一干涉濾光片、第二干涉濾光片、第三干涉濾光片、第四干涉濾光片、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第一機(jī)械開關(guān)、第二機(jī)械開關(guān)、第三機(jī)械開關(guān)、第一四分之一波片、第二四分之一波片、檢偏器、BBO倍頻晶體、光楔、第一CCD相機(jī)、第二CCD相機(jī)、第三CCD相機(jī)、第四CCD相機(jī)、第一多通道數(shù)字延遲和脈沖時序發(fā)生器、第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器、光電探測器、能量計(jì)、示波器、待測樣物體、計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)，上述部件的位置關(guān)系如下：

所述的納秒激光光源出射的納秒激光經(jīng)光楔和第一透鏡聚焦在待測樣物體表面,探測激光從所述的飛秒激光光源出射后首先經(jīng)BBO倍頻晶體倍頻后，經(jīng)第二透鏡和第三透鏡擴(kuò)束，再經(jīng)第一分光棱鏡分為透射的A光束和反射的B光束；

所述的透射的A光束經(jīng)第一全反射鏡、第二全反射鏡、第三全反射鏡和第四全反射鏡，然后經(jīng)第一四分之一波片和待測樣物體后攜帶有待測物體的信息，再經(jīng)過第一機(jī)械開關(guān)和偏振分光棱鏡分為透射的A1光束和反射的A2光束；

所述的透射的A1光束經(jīng)第一連續(xù)可調(diào)衰減器和第一干涉濾光片進(jìn)入第一CCD相機(jī)；

所述的反射的A2光束經(jīng)第二四分之一波片、檢偏器、第二連續(xù)可調(diào)衰減器和第二干涉濾光片進(jìn)入第二CCD相機(jī)；

所述的反射的B光束經(jīng)第五全反射鏡和第二分光棱鏡后分為透射的B1和反射的B2光束；

所述的透射的B1光束經(jīng)第六全反射鏡、第七全反射鏡、第八全反射鏡、第九全反射鏡和第十全反鏡后經(jīng)待測樣物體透射后，再經(jīng)第三分光棱鏡后再次分為反射的B11光束和透射的B12光束；

所述的反射的B11光束經(jīng)第二機(jī)械開關(guān)、第三連續(xù)可調(diào)衰減器和第三干涉濾光片進(jìn)入第三CCD相機(jī)；

所述的反射的B2光束經(jīng)第十一全反射鏡、第十二全反射鏡、第十三反射鏡、第十四反射鏡、第十五反射鏡后，再經(jīng)第四分光棱鏡反射；所述的透射的B12光束經(jīng)第四分光棱鏡透射后與經(jīng)第四分光棱鏡反射的B2光束一起經(jīng)過第三機(jī)械開關(guān)、第四連續(xù)可調(diào)衰減器和第四干涉濾光片進(jìn)入第四CCD相機(jī)；

所述的第一CCD相機(jī)、第二CCD相機(jī)、第三CCD相機(jī)和第四CCD相機(jī)的輸出端與所述的計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)的輸入端相連；

所述的第一CCD相機(jī)、第二CCD相機(jī)、第三CCD相機(jī)、第四CCD相機(jī)、第一機(jī)械開關(guān)、第二機(jī)械開關(guān)和第三機(jī)械開關(guān)的控制端與所述的第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器輸出端相連；

所述的納秒激光光源的控制端和飛秒激光光源的控制端與所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器的輸出端相連；

所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器的輸出端與所述的第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器的控制端相連；

所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器的控制端與所述的計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)的輸出端相連；

所述的光電探測器的輸出端與所述的示波器的輸入端相連；

所述的納秒激光光源出射的激光經(jīng)過所述的光楔的反射部分激光由所述的能量計(jì)探測；

所述的透射的A光束經(jīng)待測樣物體，再經(jīng)所述的第一機(jī)械開關(guān)和偏振分光棱鏡后，形成的透射的A1光束攜帶激光輻照待測樣物體正面方向上的損傷形貌及表面裂紋信息，簡稱為正面信息，該正面信息經(jīng)所述的第一連續(xù)可調(diào)衰減器和第一干涉濾光片后，由所述的第一CCD相機(jī)探測；

所述的透射的A光束經(jīng)第一四分之一波片、待測樣物體、第一機(jī)械開關(guān)、偏振分光棱鏡、第二四分之一波片和檢偏器組成光彈記錄裝置，形成反射的A2光束，攜帶有激光輻照待測樣物體損傷后形成的應(yīng)力分布信息，該應(yīng)力信息經(jīng)過所述的第二連續(xù)可調(diào)衰減器和第二干涉濾光片后，由所述的第二CCD相機(jī)探測；

所述的透射的B1光束經(jīng)待測樣物體和第三分光棱鏡后形成的反射的B11光束攜帶激光輻照待測樣物體時在體內(nèi)及空氣中傳播的沖擊波、濺射物質(zhì)以及體內(nèi)裂紋形貌及分布信息，再經(jīng)過所述的第二機(jī)械開關(guān)、第三連續(xù)可調(diào)衰減器和第三干涉濾光片后，由所述的第三CCD相機(jī)探測；

所述的第二分光棱鏡、第六全反鏡、第七全反鏡、第八全反鏡、第九全反鏡、第十全反鏡、第十一全反鏡、第十二全反鏡、第十三全反鏡、第十四全反鏡、第十五全反鏡、第三分光棱鏡和第四分光棱鏡組成馬赫-澤德干涉記錄裝置，所述的透射的B12光束攜帶激光輻照待測樣物體時沖擊波的振幅和相位信息，與所述的反射的B2光束同軸經(jīng)過所述的第四分光棱鏡獲得沖擊波的振幅和相位的全息信息，該全息信息經(jīng)所述的第三機(jī)械開關(guān)、第四連續(xù)可調(diào)衰減器和第四干涉濾光片后，由所述的第四CCD相機(jī)探測。

所述的納秒激光光源是一臺脈寬為7ns，輸出脈沖能量大于800mJ，可輸出1064nm、532nm、355nm和266nm，能量穩(wěn)定性小于0.7％，頻率為10Hz，可輸出單脈沖的固體激光器，所述飛秒激光光源是一臺飛秒激光器，輸出功率大于400mW，中心波長為800nm，脈寬為37fs，重復(fù)頻率為1KHz，可輸出單脈沖的鈦寶石激光振蕩系統(tǒng)。

所述的第一全反鏡、第二全反鏡、第三全反鏡、第四全反鏡、第五全反鏡、第六全反鏡、第七全反鏡、第八全反鏡、第九全反鏡、第十全反鏡、第十一全反鏡、第十二全反鏡、第十三全反鏡、第十四全反鏡、第十五全反鏡均為鍍介質(zhì)膜的全反射鏡，所述的第一全反鏡、第二全反鏡、第三全反鏡和第四全反鏡組成第一束延遲裝置，所述的第六全反鏡、第七全反鏡、第八全反鏡和第九全反鏡組成第二束延遲裝置，所述的第十一全反鏡、第十二全反鏡、第十三全反鏡和第十四全反鏡組成第三延遲裝置。

所述的第一分光棱鏡、第二分光棱鏡、第三分光棱鏡均為寬光譜介質(zhì)膜的分光棱鏡。

所述的第一連續(xù)可調(diào)衰減器、第二連續(xù)可調(diào)衰減器、第三連續(xù)可調(diào)衰減器和第四連續(xù)可調(diào)衰減器的連續(xù)可調(diào)的衰減率范圍為0％～100％。

所述的第一干涉濾光片、第二干涉濾光片、第三干涉濾光片和第四干涉濾光片均為鍍介質(zhì)膜的窄帶通濾光片。

所述的第一CCD相機(jī)、第二CCD相機(jī)、第三CCD相機(jī)和第四CCD相機(jī)均為在200nm～1200nm范圍具有靈敏光譜響應(yīng)的具有外控觸發(fā)功能的CCD探測器。

所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器控制納秒激光光源和飛秒激光光源出射激光之間的時間延遲，所述的第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器控制所述的第一CCD相機(jī)、第二CCD相機(jī)、第三CCD相機(jī)、第四CCD相機(jī)、第一機(jī)械開關(guān)、第二機(jī)械開關(guān)和第三機(jī)械開關(guān)的觸發(fā)時間同步和開關(guān)開啟時間。

所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器的初始觸發(fā)信號由所述的計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)產(chǎn)生并輸入，所述的第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器的初始觸發(fā)信號由所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器產(chǎn)生并輸入。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

本發(fā)明的光學(xué)元件激光損傷一體化超快診斷裝置，由于同時將光彈法測應(yīng)力裝置與馬赫-澤德干涉記錄裝置集成到泵浦-探針超快診斷系統(tǒng)中，待測物體置于系統(tǒng)中，基于超短飛秒脈沖作為探測光，通過計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)一體化控制，能同時從正面及側(cè)面實(shí)時觀察和記錄不同延遲時間情況下同一時刻元件損傷的四幅結(jié)果圖，可觀察和分析光學(xué)元件激光損傷時的損傷形貌、體內(nèi)及空氣中傳播的沖擊波、應(yīng)力分布、物質(zhì)噴濺、裂紋形貌及分布、等離子體形態(tài)及振幅與相位信息等信息及其演化規(guī)律。極大地提升了觀察測量的準(zhǔn)確性，推動了對元件損傷機(jī)理進(jìn)一步認(rèn)識。

附圖說明

圖1為本發(fā)明光學(xué)元件激光損傷一體化超快診斷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的光學(xué)元件激光損傷一體化超快診斷裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由圖可見，本發(fā)明光學(xué)元件激光損傷一體化超快診斷裝置，包括納秒激光光源101、飛秒激光光源102、第一全反鏡201、第二全反鏡202、第三全反鏡203、第四全反鏡204、第五全反鏡205、第六全反鏡206、第七全反鏡207、第八全反鏡208、第九全反鏡209、第十全反鏡2010、第十一全反鏡2011、第十二全反鏡2012、第十三全反鏡2013、第十四全反鏡2014、第十五全反鏡2015、第一分光棱鏡301、第二分光棱鏡302、第三分光棱鏡303、第四分光棱鏡304、偏振分光棱鏡4、第一連續(xù)可調(diào)衰減器501、第二連續(xù)可調(diào)衰減器502、第三連續(xù)可調(diào)衰減器503、第四連續(xù)可調(diào)衰減器504、第一干涉濾光片601、第二干涉濾光片602、第三干涉濾光片603、第四干涉濾光片604、第一透鏡701、第二透鏡702、第三透鏡703、第一機(jī)械開關(guān)801、第二機(jī)械開關(guān)802、第三機(jī)械開關(guān)803、第一四分之一波片901、第二四分之一波片902、檢偏器10、BBO倍頻晶體11、光楔12、第一CCD相機(jī)1301、第二CCD相機(jī)1302、第三CCD相機(jī)1303、第四CCD相機(jī)1304、第一多通道數(shù)字延遲和脈沖時序發(fā)生器1401、第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1402、光電探測器15、能量計(jì)16、示波器17、待測樣物體18、計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)19，上述部件的位置關(guān)系如下：

所述的納秒激光光源101出射的納秒激光經(jīng)光楔12和第一透鏡701聚焦在待測樣物體18表面,探測激光從所述的飛秒激光光源102出射后首先經(jīng)BBO倍頻晶體11倍頻后，經(jīng)第二透鏡702和第三透鏡703擴(kuò)束，再經(jīng)第一分光棱鏡301分為透射的A光束和反射的B光束；

所述的透射的A光束經(jīng)第一全反射鏡201、第二全反射鏡202、第三全反射鏡203和第四全反射鏡204，然后經(jīng)第一四分之一波片901和待測樣物體18后攜帶有待測物體的信息，再經(jīng)過第一機(jī)械開關(guān)801和偏振分光棱鏡4分為透射的A1光束和反射的A2光束；

所述的透射的A1光束經(jīng)第一連續(xù)可調(diào)衰減器501和第一干涉濾光片601進(jìn)入第一CCD相機(jī)1301；

所述的反射的A2光束經(jīng)第二四分之一波片902、檢偏器10、第二連續(xù)可調(diào)衰減器502和第二干涉濾光片602進(jìn)入第二CCD相機(jī)1302；

所述的反射的B光束經(jīng)第五全反射鏡205和第二分光棱鏡302后分為透射的B1和反射的B2光束；

所述的透射的B1光束經(jīng)第六全反射鏡206、第七全反射鏡207、第八全反射鏡208、第九全反射鏡206和第十全反鏡2010后經(jīng)待測樣物體18透射后，再經(jīng)第三分光棱鏡303后再次分為反射的B11光束和透射的B12光束；

所述的反射的B11光束經(jīng)第二機(jī)械開關(guān)802、第三連續(xù)可調(diào)衰減器503和第三干涉濾光片603進(jìn)入第三CCD相機(jī)1303；

所述的反射的B2光束經(jīng)第十一全反射鏡2011、第十二全反射鏡2012、第十三反射鏡2013、第十四反射鏡2014、第十五反射鏡2015后，再經(jīng)第四分光棱鏡304反射；所述的透射的B12光束經(jīng)第四分光棱鏡304透射后與經(jīng)第四分光棱鏡304反射的B2光束一起經(jīng)過第三機(jī)械開關(guān)803、第四連續(xù)可調(diào)衰減器504和第四干涉濾光片604進(jìn)入第四CCD相機(jī)1304；

所述的第一CCD相機(jī)1301、第二CCD相機(jī)1302、第三CCD相機(jī)1303和第四CCD相機(jī)1304的輸出端與所述的計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)19的輸入端相連；

所述的第一CCD相機(jī)1301、第二CCD相機(jī)1302、第三CCD相機(jī)1303、第四CCD相機(jī)1304、第一機(jī)械開關(guān)801、第二機(jī)械開關(guān)802和第三機(jī)械開關(guān)803的控制端與所述的第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1402輸出端相連；

所述的納秒激光光源101的控制端和飛秒激光光源102的控制端與所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1401的輸出端相連；

所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1401的輸出端與所述的第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1402的控制端相連；

所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1401的控制端與所述的計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)19的輸出端相連；

所述的光電探測器15的輸出端與所述的示波器17的輸入端相連；

所述的納秒激光光源101出射的激光經(jīng)過所述的光楔12的反射部分激光由所述的能量計(jì)16探測；

所述的透射的A光束經(jīng)待測樣物體18，再經(jīng)所述的第一機(jī)械開關(guān)801和偏振分光棱鏡4后，形成的透射的A1光束攜帶激光輻照待測樣物體18正面方向上的損傷形貌及表面裂紋信息，簡稱為正面信息，該正面信息經(jīng)所述的第一連續(xù)可調(diào)衰減器501和第一干涉濾光片601后，由所述的第一CCD相機(jī)1301探測；

所述的透射的A光束經(jīng)第一四分之一波片901、待測樣物體18、第一機(jī)械開關(guān)801、偏振分光棱鏡4、第二四分之一波片902和檢偏器10組成光彈記錄裝置，形成反射的A2光束，攜帶有激光輻照待測樣物體18損傷后形成的應(yīng)力分布信息，該應(yīng)力信息經(jīng)過所述的第二連續(xù)可調(diào)衰減器502和第二干涉濾光片602后，由所述的第二CCD相機(jī)1302探測；

所述的透射的B1光束經(jīng)待測樣物體18和第三分光棱鏡303后形成的反射的B11光束攜帶激光輻照待測樣物體18時在體內(nèi)及空氣中傳播的沖擊波、濺射物質(zhì)以及體內(nèi)裂紋形貌及分布信息，再經(jīng)過所述的第二機(jī)械開關(guān)802、第三連續(xù)可調(diào)衰減器503和第三干涉濾光片603后，由所述的第三CCD相機(jī)1303探測；

所述的第二分光棱鏡302、第六全反鏡206、第七全反鏡207、第八全反鏡208、第九全反鏡209、第十全反鏡2010、第十一全反鏡2011、第十二全反鏡2012、第十三全反鏡2013、第十四全反鏡2014、第十五全反鏡2015、第三分光棱鏡303和第四分光棱鏡304組成馬赫-澤德干涉記錄裝置，所述的透射的B12光束攜帶激光輻照待測樣物體18時沖擊波的振幅和相位信息，與所述的反射的B2光束同軸經(jīng)過所述的第四分光棱鏡304獲得沖擊波的振幅和相位的全息信息，該全息信息經(jīng)所述的第三機(jī)械開關(guān)803、第四連續(xù)可調(diào)衰減器504和第四干涉濾光片604后，由所述的第四CCD相機(jī)1304探測。

下面是一個實(shí)施例：

所述的納秒激光光源101是一臺激光器，脈寬為7ns，輸出脈沖能量大于800mJ，可輸出1064nm、532nm、355nm和266nm，能量穩(wěn)定性小于0.7％，頻率為10Hz，可輸出單脈沖的固體激光器，所述飛秒激光光源102是一臺飛秒激光器，輸出功率大于400mW，中心波長為800nm，脈寬為37fs，重復(fù)頻率為1KHz，可輸出單脈沖的鈦寶石激光振蕩系統(tǒng)。

所述的第一全反鏡201、第二全反鏡202、第三全反鏡203、第四全反鏡204、第五全反鏡205、第六全反鏡206、第七全反鏡207、第八全反鏡208、第九全反鏡209、第十全反鏡2010、第十一全反鏡2011、第十二全反鏡2012、第十三全反鏡2013、第十四全反鏡2014、第十五全反鏡2015均為鍍介質(zhì)膜的全反射鏡。所述的第一全反鏡201、第二全反鏡202、第三全反鏡203和第四全反鏡204組成第一束延遲系統(tǒng)，所述的第六全反鏡206、第七全反鏡207、第八全反鏡208和第九全反鏡209組成第二束延遲系統(tǒng)，所述的第十一全反鏡2011、第十二全反鏡2012、第十三全反鏡2013和第十四全反鏡2014組成第三延遲系統(tǒng)，所述的第一延遲系統(tǒng)、第二延遲系統(tǒng)和第三延遲系統(tǒng)用于光路中的等光程調(diào)節(jié)，保證所述A1、A2、B11、B12和B2探測光到達(dá)所述的第一CCD相機(jī)1301、第二CCD相機(jī)1302、第三CCD相機(jī)1303和第四CCD相機(jī)1304的感光面的時間相同；

所述的第一分光棱鏡301、第二分光棱鏡302、第三分光棱鏡303均為一塊寬光譜介質(zhì)膜的分光棱鏡，其透射光和反射光分別為50％；第一分光棱鏡301將探測光分為透射的A和反射的B兩束探測光，第二分光棱鏡302將反射的B探測光分為透射的B1和反射的B2兩束光，反射的B2光作為全息記錄中的參考光，第三分光棱鏡303將透射的B1光分為反射的B11和透射的B12兩束光，反射的B11光作為側(cè)面觀察陰影成像的照明光，透射的B12光作為全息記錄中的物光；

所述的偏振分光棱鏡4為一塊消光比為1000:1的高消光棱鏡，用于將A光束分為P偏振的透射的A1光和S偏振的反射的A2光，透射的A1光用于正面陰影成像的照明光，反射的A2光用于應(yīng)力成像的照明光；

所述的第一連續(xù)可調(diào)衰減器501、第二連續(xù)可調(diào)衰減器502、第三連續(xù)可調(diào)衰減器503和第四連續(xù)可調(diào)衰減器504均為一塊可在0％～100％范圍之間連續(xù)可調(diào)的衰減器，用于根據(jù)光強(qiáng)實(shí)際情況衰減到CCD焦平面的光強(qiáng)度，避免CCD感光面被激光損傷；

所述的第一干涉濾光片601、第二干涉濾光片602、第三干涉濾光片603和第四干涉濾光片604均為一塊鍍介質(zhì)膜的濾光片，中心波長為400nm，半寬帶為10nm，用于僅允許波長為400nm的探測光進(jìn)入CCD相機(jī)中，避免雜散光對成像質(zhì)量的影響，成像過程中將第三干涉濾光片603去掉即可采集等離子的形成與湮滅圖像；

所述的第一CCD相機(jī)1301、第二CCD相機(jī)1302、第三CCD相機(jī)1303和第四CCD相機(jī)1304都是一個可對400nm具有靈敏光譜響應(yīng)且具有外控觸發(fā)功能的CCD探測器；

所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1401控制納秒激光光源101和飛秒激光光源102之間的時間延遲，用于實(shí)現(xiàn)探測不同延遲時間情況下的損傷形貌、體內(nèi)及空氣中傳播的沖擊波、應(yīng)力分布、物質(zhì)噴濺、裂紋形貌及分布、等離子形態(tài)及振幅與相位信息等信息，分析演化規(guī)律；

所述的第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1402控制所述的第一CCD相機(jī)1301、第二CCD相機(jī)1302、第三CCD相機(jī)1303、第四CCD相機(jī)1304、第一機(jī)械開關(guān)801、第二機(jī)械開關(guān)802、第三機(jī)械開關(guān)803的觸發(fā)時間同步和開關(guān)開啟時間，用于實(shí)現(xiàn)CCD相機(jī)的同步拍攝成像；

所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1401的初始觸發(fā)信號由所述的計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)19產(chǎn)生，所述的第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1402的初始觸發(fā)信號由所述的第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1401產(chǎn)生。

所述的第一四分之一波片901和第二四分之一波片902是為了消除等傾線以便獲得清晰的等差線圖，以形成正交圓偏振光場；

所述的待測樣物體18必須為六面精拋光的光學(xué)元件，以保證側(cè)面探測光有足夠高的透過率。

本發(fā)明工作原理和基本過程是：

當(dāng)計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)19向第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1401發(fā)出一個觸發(fā)信號時，第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1401根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的延遲時間分別觸發(fā)納秒激光光源101和飛秒激光光源102，納秒激光光源101作為泵浦光源，飛秒激光光源102作為探測光源，納秒激光光源101產(chǎn)生的泵浦光通過光楔12和第一透鏡701聚焦在待測樣物體18表面產(chǎn)生損傷現(xiàn)象，飛秒激光光源102產(chǎn)生的波長為800nm的脈沖光束經(jīng)BBO倍頻晶體11后倍頻為波長為400nm的探測光，該探測光再經(jīng)第二透鏡702和第三透鏡703擴(kuò)束，擴(kuò)束后的探測光經(jīng)第一分光棱鏡301分為透射的A光束和反射的B光束，透射的A光束經(jīng)第一全反射鏡201、第二全反射鏡202、第三全反射鏡203和第四全反射鏡204組成的光束延遲系統(tǒng)，然后經(jīng)第一四分之一波片901后入射并通過待測樣物體18，再經(jīng)過第一機(jī)械開關(guān)801、偏振分光棱鏡4形成透射的A1光和反射的A2光，透射的A1光經(jīng)過第一連續(xù)可調(diào)衰減器501和第一干涉濾光片601進(jìn)入第一CCD相機(jī)1301后獲得激光輻照待測樣物體18損傷時正面方向上的損傷形貌及表面裂紋的陰影圖像，記錄存儲在計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)19中，反射的A2光依次經(jīng)過第二四分之一波長902、檢偏器10、第二連續(xù)可調(diào)衰減器502和第二干涉濾光片602后進(jìn)入第二CCD相機(jī)1302，獲得激光輻照待測樣物體18損傷時應(yīng)力分布圖像，記錄存儲在計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)19中，反射的B光束經(jīng)第二分光棱鏡302后分成透射的B1光束和反射的B2光束，透射的B1光束經(jīng)第六全反射鏡206、第七全反射鏡207、第八全反射鏡208和第九全反射鏡209組成的光束延遲系統(tǒng)后經(jīng)第十全反射鏡2010后再經(jīng)待測樣物體18透射，攜帶有激光輻照待測樣物體18后在體內(nèi)和空氣中產(chǎn)生的沖擊波、濺射物質(zhì)及裂紋信息的B1光束再經(jīng)第三分光棱鏡303后再次分為反射的B11光束和透射的B12光束，反射的B11光束經(jīng)第二機(jī)械開關(guān)802、第三連續(xù)可調(diào)衰減器503和第三干涉濾光片603進(jìn)入第三CCD相機(jī)1303后獲得激光輻照待測樣物體18損傷時物質(zhì)噴濺、在體內(nèi)和空氣中傳播的沖擊波，以及體內(nèi)裂紋的圖像，記錄存儲在計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)19中，反射的B2光束經(jīng)過第十一全反射鏡2011、第十二全反射鏡2012、第十三反射鏡2013和第十四反射鏡2014組成的光束延遲系統(tǒng)后，再經(jīng)第十五全反射鏡2015和第四分光棱鏡304反射，其反射光與透射的B12光共軸通過第四分光棱鏡304的透射光一并通過第三機(jī)械開關(guān)803、第四連續(xù)可調(diào)衰減器504和第四干涉濾光片604進(jìn)入第四CCD相機(jī)1304，獲得激光輻照待測樣物體18時沖擊波的振幅及相位全息信息，記錄存儲在計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)19中，通過數(shù)字全息重構(gòu)即可獲得振幅和相位等信息；

損傷測試過程中，在計(jì)算機(jī)及控制處理系統(tǒng)19向第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1401發(fā)出分別觸發(fā)納秒激光光源101和飛秒激光光源102的信號的同時，第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1401也設(shè)置合理的延遲時間觸發(fā)第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1402，第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1402也在設(shè)置合理的延遲觸發(fā)時間的情況下觸發(fā)第一機(jī)械開關(guān)801、第二機(jī)械開關(guān)802、第三機(jī)械開關(guān)803，保證A光束和B光束及時通過第一機(jī)械開關(guān)801、第二機(jī)械開關(guān)802和第三機(jī)械開關(guān)803，第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1402根據(jù)探測光到達(dá)CCD感光面的時間，在設(shè)置合理的延遲時間條件下觸發(fā)第一CCD相機(jī)1301、第二CCD相機(jī)1302、第三CCD相機(jī)1303和第四CCD相機(jī)1304，以保證各CCD相機(jī)的同步拍攝成像。

整個損傷診斷成像過程中，通過第一多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1401和第二多通道數(shù)字延遲與脈沖時序發(fā)生器1402設(shè)置激光光源之間的延遲時間，機(jī)械開關(guān)的開啟時間以及CCD成像時間是實(shí)現(xiàn)超快成像的關(guān)鍵。

對于等離子體形態(tài)的成像，主要采用所述的第三CCD相機(jī)1303來完成，實(shí)驗(yàn)過程中，將所述的第三干涉濾光片603去掉，即可實(shí)現(xiàn)對物質(zhì)噴濺、在空氣和體內(nèi)傳播的沖擊波以及體內(nèi)裂紋形貌及分布、等離子體形態(tài)的同時成像；

在本實(shí)例中，亦可通過更改第一延遲系統(tǒng)、第二延遲系統(tǒng)和第三延遲系統(tǒng)的延遲時間來實(shí)現(xiàn)同時觀察同一損傷事件下不同時刻的損傷形貌、體內(nèi)和空氣中傳播的沖擊波、應(yīng)力分布、物質(zhì)噴濺、裂紋形貌及分布、等離子體形態(tài)及振幅與相位等圖像；

同時，可在第十全反鏡2010后面增加四分之一波片，在第二機(jī)械開關(guān)802和第三連續(xù)可調(diào)衰減器503依次增加四分之一波片和檢偏器，即可實(shí)現(xiàn)對待測樣物體18體內(nèi)裂紋導(dǎo)致的應(yīng)力分布成像，因此，本系統(tǒng)具有較強(qiáng)大的功能。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)(如更改泵浦和探測光光源的類型，增加刪減探測成像CCD相機(jī)數(shù)量等)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之類。