基于光熱偏轉(zhuǎn)法的激光薄膜損傷識別研究.pdf

1、光學薄膜是組成激光系統(tǒng)的重要元件之一，其抗激光損傷能力不僅是評價激光系統(tǒng)的主要指標，更是一個十分重要的研究領(lǐng)域。它在激光武器等強激光的應(yīng)用中，都有著十分重要的作用。本文對國內(nèi)幾種主要的激光薄膜損傷閾值測試方法進行了研究和總結(jié)，包括相襯顯微鏡法、散射光檢測法、圖像法等。其中，相襯顯微鏡法是國標中規(guī)定的測試方法。由于測試方法不同，測試結(jié)果也會有所不同。為了與其他方法的檢測結(jié)果相互印證，本文提出了基于光熱偏轉(zhuǎn)法的激光薄膜損傷識別研究。

2、　　本文通過對光熱偏轉(zhuǎn)法的理論研究，進行反射式脈沖光熱偏轉(zhuǎn)偏移量進行理論公式推導和理論計算，同時建立基于反射式光熱偏轉(zhuǎn)法的薄膜損傷識別模型。在此模型基礎(chǔ)之上建立了兩種光熱偏轉(zhuǎn)損傷偏移量識別系統(tǒng)。其一是基于象限探測器的光熱偏轉(zhuǎn)損傷偏移量識別系統(tǒng)。其二是基于CCD的光熱偏轉(zhuǎn)損傷偏移量識別系統(tǒng)。兩個損傷識別系統(tǒng)都是由激光薄膜損傷系統(tǒng)和損傷信號識別系統(tǒng)組成，其中激光薄膜損傷系統(tǒng)是相同的?；谙笙尢綔y器的損傷識別系統(tǒng)主要包括損傷光信號轉(zhuǎn)換模塊、信

3、號運算模塊。基于象限探測器的損傷識別系統(tǒng)主要包括損傷光信號接收模塊和檢測光斑光強極值點定位程序。使用這兩個系統(tǒng)進行SiO2薄膜的光熱偏轉(zhuǎn)損傷識別實驗。分別得到偏移量與泵浦光束能量關(guān)系曲線。實驗發(fā)現(xiàn):當泵浦光束能量分別為85mJ和75mJ時，使用基于四象限探測器和CCD的光熱偏轉(zhuǎn)偏移量識別系統(tǒng)得到的曲線出現(xiàn)偏移量突然增大的拐點。為了進一步研究，對SiO2薄膜的損傷形貌和光學特性進行研究。最終得到SiO2薄膜的損傷判據(jù):在使用基于象限探測器

4、的光熱偏轉(zhuǎn)損傷偏移量識別系統(tǒng)對SiO2薄膜進行損傷識別時，當偏移量大于0.1mm時，認為SiO2薄膜發(fā)生了損傷;在使用基于CCD的光熱偏轉(zhuǎn)損傷偏移量識別系統(tǒng)對SiO2薄膜進行損傷識別時，當偏移量大于1.4 Pixel時，認為SiO2薄膜發(fā)生了損傷。結(jié)合損傷判據(jù)，利用零概率損傷閾值確定法計算SiO2薄膜的損傷閾值:在基于象限探測器的光熱偏轉(zhuǎn)偏移量識別系統(tǒng)下，SiO2薄膜損傷閾值為12.7 J/cm2。基于CCD的光熱偏轉(zhuǎn)偏移量識別系統(tǒng)下，

5、SiO2薄膜損傷閾值為9.3 J/cm2。為了進行對比分析，分別使用國際標準ISO11254中的相襯顯微鏡法和實驗室自己的圖像法對SiO2薄膜的激光損傷閾值進行測試。國標測試結(jié)果為11.9 J/cm2，圖像法測試結(jié)果為12.5 J/cm2。測試結(jié)果表明:基于象限探測器偏移量識別系統(tǒng)的測試結(jié)果比國標測試結(jié)果相差0.8 J/cm2，相比圖像法測試結(jié)果相差0.2 J/cm2?；贑CD的偏移量識別系統(tǒng)的測試結(jié)果比國標測試結(jié)果相差2.6 J/c