Ktp晶體疲勞損傷在線監(jiān)測的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及高功率激光技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種KTP晶體疲勞損傷在線監(jiān)測的方 法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 磯酸氧鐵鐘（簡稱KT巧晶體具有大的非線性系數(shù)和電光系數(shù)，能在較寬的溫度范 圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)I、II類相位匹配，是一種優(yōu)良的非線性光學(xué)晶體材料。然而倍頻過程中激光出現(xiàn) 的灰跡現(xiàn)象，將強(qiáng)烈吸收入射激光的能量，從而引起光束崎變，甚至造成KTP晶體災(zāi)難性的 破壞，從一定程度上限制了 KTP晶體在高功率倍頻系統(tǒng)中的使用。為了避免KTP晶體在高 功率倍頻系統(tǒng)中的災(zāi)難性損傷，必須對(duì)KTP晶體的疲勞損傷現(xiàn)象進(jìn)行在線監(jiān)測。而采用色 屯、吸收理論和斷鍵理論是解決KTP晶體疲勞損傷在線監(jiān)測的有效方法之一。
[0003] 目前光學(xué)元件的監(jiān)測方法主要有成像法和能量散射法兩類。能量法主要有散射光 接收法和頻譜分析法。散射光接收法基于在30° -50°的立方角內(nèi)的總能量和損傷面積的 大小成線性關(guān)系，通過測量該一立體角的損傷散射光的能量判斷損傷的面積大小。頻譜分 析法根據(jù)測量損傷衍射光的傅里葉頻譜面上衍射光的角譜能量，依據(jù)角譜上的能量分布和 損傷形態(tài)的數(shù)學(xué)關(guān)系，推算得出損傷的尺寸和損傷深度。能量法雖能更好地描述損傷的內(nèi) 部特征，但檢測結(jié)果不直觀，且不能檢測疲勞損傷。
[0004] 成像法是一種傳統(tǒng)的損傷檢測方法，有目測法、濾波成像法、暗場成像法、激光衍 射圖樣識(shí)別法、疵病的激光頻譜分析法、表面疵病的掠射法、虛像疊加比較法W及全內(nèi)反射 顯微成像法。目測法和虛像疊加比較法檢測結(jié)果受人為主觀因素的制約，檢測活動(dòng)只能在 實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，不適合ICF激光驅(qū)動(dòng)大口徑光學(xué)元件的在線監(jiān)測；掠射法監(jiān)測靈敏度和精 度較高，但需逐點(diǎn)掃描成像，檢測過程耗時(shí)過長，不適合損傷在線快速檢測；濾波法雖能較 好地抑制背景光場，并且靈敏度較高，但是不能對(duì)疲勞損傷進(jìn)行檢測。
[0005] 當(dāng)高強(qiáng)度激光與KTP晶體相互作用時(shí)，由于多光子電離、隧道電離、雪崩電離等非 線性過程產(chǎn)生大量電子-空穴對(duì)，當(dāng)電子或空穴被晶體本身缺陷捕獲時(shí)形成色屯、，色屯、大 量吸收入射光的能量，在光行進(jìn)的路徑上表現(xiàn)為一條灰色的暗跡，即灰跡，經(jīng)長時(shí)間的放置 或高溫退火此灰跡可消失?；役E現(xiàn)象是KTP晶體在高功率重復(fù)脈沖作用下的一種特有現(xiàn) 象，更是一種疲勞損傷現(xiàn)象?；役EKTP晶體如果繼續(xù)工作在高強(qiáng)度激光作用下，將發(fā)生永久 性損傷。在光行進(jìn)的路徑上出現(xiàn)灰色的暗跡說明激光與KTP晶體相互作用區(qū)域大量吸收可 見光能量，對(duì)可見光吸收系數(shù)大大增加，灰跡程度越嚴(yán)重，對(duì)可見光的吸收越嚴(yán)重，KTP晶體 的透過率越低，從而導(dǎo)致倍頻轉(zhuǎn)換效率下降。如果KTP晶體出現(xiàn)永久性損傷，也將大量散射 入射光的能量，導(dǎo)致KTP晶體透過率迅速下降，其下降的程度遠(yuǎn)大于灰跡KTP晶體。因此根 據(jù)KTP晶體高強(qiáng)度激光作用區(qū)對(duì)化-Ne激光的透過率在線監(jiān)測KTP晶體的疲勞和永久性損 傷，該正是本發(fā)明的任務(wù)所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種KTP晶體疲勞損傷在線監(jiān)測的方法和裝置， 利用KTP晶體發(fā)生疲勞或永久性損傷時(shí)，損傷點(diǎn)將大量吸收和散射可見光的能量，導(dǎo)致?lián)p 傷點(diǎn)對(duì)可見光透過率下降，通過在線測量KTP晶體高強(qiáng)度激光福照點(diǎn)對(duì)化-Ne激光的透過 率來在線監(jiān)測KTP晶體的疲勞和永久性損傷。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種KTP晶體疲勞損傷在線監(jiān)測的方法，KTP晶體與高強(qiáng)度 激光相互作用產(chǎn)生的疲勞損傷使激光福照區(qū)對(duì)化-Ne激光透過率下降，從而可利用化-Ne 激光在線監(jiān)測KTP晶體的疲勞損傷，其步驟如下：
[000引 （1)打開高能激光，使其聚焦到KTP晶體中，并與KTP晶體相互作用產(chǎn)生疲勞或永 久性損傷，疲勞或永久性損傷將大量吸收或散射入射光的能量；
[0009] 似打開化-Ne激光，使其通過KTP晶體中激光福照區(qū)；
[0010] 做能量計(jì)實(shí)時(shí)記錄化-Ne激光在KTP晶體前和后的能量，并將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)，計(jì)算化-Ne激光對(duì)KTP晶體的透過率；
[0011] (4)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)處理的數(shù)據(jù)判定KTP晶體處于安全、疲勞或永久損傷工 作狀態(tài)。
[0012] 所述化-Ne激光對(duì)KTP晶體的透過率為化-Ne激光經(jīng)過KTP晶體激光福照區(qū)的能 量除W化-Ne激光未經(jīng)過KTP晶體激光福照區(qū)的能量。
[0013] 所述由激光福照點(diǎn)對(duì)化-Ne激光的透過率判斷KTP晶體的工作狀態(tài)的方法是，透 過率大于等于90 %，則KTP晶體處于安全工作狀態(tài)；透過率大于等于50 %，且小于90 %，貝。 KTP晶體處于疲勞工作狀態(tài)；透過率小于50%，則KTP晶體處于永久損傷工作狀態(tài)。
[0014] 一種KTP晶體疲勞損傷在線監(jiān)測的裝置，包括高能激光器，透鏡，KTP晶體，光吸收 池，分光鏡，化-Ne激光器，第一能量計(jì)，第二能量計(jì)，同步控制器，路由器和計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)；所述透鏡設(shè)置在高能激光器和KTP晶體之間，用于聚焦高能激光器發(fā)射的高能激光，光 吸收池設(shè)置在KTP晶體后端，用于吸收透過KTP晶體的高能激光；所述分光鏡設(shè)置在化-Ne 激光器和KTP晶體之間，用于將化-Ne激光器發(fā)出的化-Ne激光分別入射到第一能量計(jì)和 KTP晶體，化-Ne激光經(jīng)過KTP晶體激光福照區(qū)后入射到第二能量計(jì)；
[0015] 所述同步控制器分別和高能激光、化-Ne激光、第一能量計(jì)、第二能量計(jì)和計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)連接，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過同步控制器控制高能激光、He-Ne激光、第一能量計(jì)、第 二能量計(jì)的通斷；所述路由器分別與第一能量計(jì)、第二能量計(jì)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接，第一 能量計(jì)、第二能量計(jì)測得的數(shù)據(jù)經(jīng)路由器傳給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)接收到 的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并判定KTP晶體工作狀態(tài)。
[0016] 所述第一能量計(jì)和第二能量計(jì)測試波段包含對(duì)633nm連續(xù)波的測試。
[0017] 所述分光鏡是對(duì)633nm的光半反半透的分光鏡。
[0018] 本發(fā)明KTP晶體疲勞損傷在線監(jiān)測的方法是利用KTP晶體灰跡現(xiàn)象對(duì)光的吸收， 不僅能夠快速在線監(jiān)測KTP晶