一種光學(xué)材料與激光相互作用過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種光學(xué)材料與激光相互作用過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)光源、光電探測(cè)器、散射光探測(cè)器和熒光探測(cè)器；探測(cè)光源與光學(xué)材料之間設(shè)有探測(cè)光第一聚焦裝置；光學(xué)材料與光電探測(cè)器之間依次設(shè)有探測(cè)光第二聚焦裝置、探測(cè)光濾光裝置和空間濾波器；光學(xué)材料與散射光探測(cè)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(cè)器之間依次設(shè)有熒光收集裝置和熒光濾光裝置。本實(shí)用新型有助于及時(shí)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(huì)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)材料和元件的檢測(cè)【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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]很多光學(xué)系統(tǒng)中，特別是強(qiáng)激光系統(tǒng)中，對(duì)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(duì)所采用的光學(xué)材料和元件的光學(xué)特性的檢測(cè)評(píng)價(jià)基本都是采用離線式的方式，并且對(duì)不同的光學(xué)特性分別采用不同的方法進(jìn)行檢測(cè)，比如用散射顯微技術(shù)或者熒光顯微技術(shù)對(duì)缺陷進(jìn)行檢測(cè)分析，利用激光量熱法或者分光光度法來測(cè)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(huì)引起材料特性發(fā)生變化。由于這種特性的變化往往會(huì)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(gè)光學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行，并且有時(shí)候，這種激光引起的材料特性的變化也與激光輻照的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，因此，很有必要對(duì)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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，通過對(duì)光學(xué)材料在激光輻照下的光熱吸收信號(hào)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，并結(jié)合散射光信號(hào)的變化和激光激發(fā)熒光的變化的實(shí)時(shí)探測(cè)來獲得光學(xué)材料與激光相互作用過程的實(shí)時(shí)信息。
[0005]本實(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)光源、光電探測(cè)器、散射光探測(cè)器和熒光探測(cè)器；所述探測(cè)光源與光學(xué)材料之間設(shè)有探測(cè)光第一聚焦裝置；所述光學(xué)材料與光電探測(cè)器之間依次設(shè)有探測(cè)光第二聚焦裝置、探測(cè)光濾光裝置和空間濾波器；所述光學(xué)材料與散射光探測(cè)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(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，所述探測(cè)光第二聚焦裝置與探測(cè)光濾光裝置之間設(shè)有探測(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，所述探測(cè)光濾光裝置與空間濾波器之間設(shè)有探測(cè)光分光裝置，所述探測(cè)光分光裝置的反射光路上設(shè)有探測(cè)光功率探測(cè)裝置。
[0009]由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型通過對(duì)光學(xué)材料在激光輻照下光熱吸收特性的變化的實(shí)時(shí)探測(cè)，結(jié)合對(duì)散射光信號(hào)的變化和激光激發(fā)熒光信號(hào)的變化的實(shí)時(shí)探測(cè)，可以獲得光學(xué)材料與激光相互作用過程的實(shí)時(shí)信息。本實(shí)用新型可用于光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)材料和元件的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。通過對(duì)光學(xué)材料與激光相互作用過程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)分析，有助于及時(shí)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(huì)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(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011]圖2是本實(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)光源、4-探測(cè)光第一聚焦裝置、5-探測(cè)光第二聚焦裝置、6-探測(cè)光角度調(diào)整裝置、7-探測(cè)光濾光裝置、8-探測(cè)光分光裝置、9-探測(cè)光功率探測(cè)裝置、10-探測(cè)光空間濾波器、11-光電探測(cè)器、12-散射光收集裝置、13-散射光濾光裝置、14-散射光探測(cè)器、15-熒光收集裝置、16-熒光濾光裝置、17-熒光探測(cè)器。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，包括有輻照激光光源1、光學(xué)材料樣品2、探測(cè)光源3、探測(cè)光第一聚焦裝置4、探測(cè)光第二聚焦裝置5、探測(cè)光角度調(diào)整裝置6、探測(cè)光濾光裝置7、探測(cè)光分光裝置8、探測(cè)光功率探測(cè)裝置
9、探測(cè)光空間濾波器10、光電探測(cè)器11、散射光收集裝置12、散射光濾光裝置13、散射光探測(cè)器14、熒光收集裝置15、熒光濾光裝置16和熒光探測(cè)器17。
[0015]探測(cè)光第一聚焦裝置4、探測(cè)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(cè)光角度調(diào)整裝置6可采用高反射鏡，探測(cè)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(cè)光分光裝置8可采用分光片或分光棱鏡，探測(cè)光功率探測(cè)裝置9可采用光功率計(jì)或者光功率探測(cè)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(duì)輻照激光能量的吸收，會(huì)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(cè)光源3發(fā)出的探測(cè)光光束由探測(cè)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(cè)光光束依次經(jīng)過探測(cè)光第二聚焦裝置5、探測(cè)光角度調(diào)整裝置6，再經(jīng)過探測(cè)光濾光裝置7濾掉除探測(cè)光以外的其它波段的雜散光，然后由探測(cè)光分光裝置8分為兩束，一束進(jìn)入探測(cè)光功率探測(cè)裝置9，用于對(duì)探測(cè)光的功率進(jìn)行探測(cè)，另一束則經(jīng)過空間濾波器10處理后由光電探測(cè)器11進(jìn)行探測(cè)。
[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(cè)器14進(jìn)行探測(cè)。
[0019]光學(xué)材料樣品2因?yàn)榧す廨椪账ぐl(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(cè)器17進(jìn)行探測(cè)。
[0020]本實(shí)用新型的工作原理:
[0021]光學(xué)材料在強(qiáng)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(shí)，用另一束較弱的探測(cè)光束也經(jīng)過強(qiáng)激光束的輻照區(qū)域(產(chǎn)生光熱效應(yīng)的區(qū)域)，該探測(cè)光束的傳播特性會(huì)發(fā)生改變，比如產(chǎn)生新增的發(fā)散或會(huì)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(kuò)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(cè)光路中放置一個(gè)空間濾波器來檢測(cè)。經(jīng)過空間濾波器后到達(dá)光電探測(cè)器的探測(cè)光能量會(huì)由于探測(cè)光新增的發(fā)散或會(huì)聚效應(yīng)而發(fā)生變化。同時(shí)，光學(xué)材料在激光輻照下，會(huì)引起輻照激光的散射，并且因?yàn)槲占す獾哪芰繒?huì)激發(fā)產(chǎn)生熒光。
[0022]在激光持續(xù)輻照過程中，特別是強(qiáng)激光的輻照過程中，因?yàn)榧す饽芰吭诠鈱W(xué)材料上的不斷積淀，光學(xué)材料的光熱吸收特性也會(huì)持續(xù)不斷地變化，因此，本實(shí)用新型通過對(duì)光學(xué)材料在激光持續(xù)輻照下的光熱吸收特性的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來獲得光學(xué)材料與激光相互作用過程的實(shí)時(shí)信息。此外，在激光輻照的過程中，散射光和熒光也可能會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化，因此，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光熱吸收特性變化的同時(shí)，對(duì)散射光信號(hào)的變化和激光激發(fā)熒光信號(hào)的變化也進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)裝置相似，不再贅述。
[0024]以上所述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)光源、光電探測(cè)器、散射光探測(cè)器和熒光探測(cè)器；所述探測(cè)光源與光學(xué)材料之間設(shè)有探測(cè)光第一聚焦裝置；所述光學(xué)材料與光電探測(cè)器之間依次設(shè)有探測(cè)光第二聚焦裝置、探測(cè)光濾光裝置和空間濾波器；所述光學(xué)材料與散射光探測(cè)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(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述探測(cè)光第二聚焦裝置與探測(cè)光濾光裝置之間設(shè)有探測(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述探測(cè)光濾光裝置與空間濾波器之間設(shè)有探測(cè)光分光裝置，所述探測(cè)光分光裝置的反射光路上設(shè)有探測(cè)光功率探測(cè)裝置。
【文檔編號(hào)】G01N21/00GK203981562SQ201420348672
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)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(jiān), 吳令奇, 吳周令 申請(qǐng)人:無錫利弗莫爾儀器有限公司