基于光熱偏轉(zhuǎn)法的激光薄膜損傷識(shí)別研究.pdf

1、光學(xué)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(píng)價(jià)激光系統(tǒng)的主要指標(biāo)，更是一個(gè)十分重要的研究領(lǐng)域。它在激光武器等強(qiáng)激光的應(yīng)用中，都有著十分重要的作用。本文對(duì)國(guó)內(nèi)幾種主要的激光薄膜損傷閾值測(cè)試方法進(jìn)行了研究和總結(jié)，包括相襯顯微鏡法、散射光檢測(cè)法、圖像法等。其中，相襯顯微鏡法是國(guó)標(biāo)中規(guī)定的測(cè)試方法。由于測(cè)試方法不同，測(cè)試結(jié)果也會(huì)有所不同。為了與其他方法的檢測(cè)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(shí)別研究。

2、　　本文通過(guò)對(duì)光熱偏轉(zhuǎn)法的理論研究，進(jìn)行反射式脈沖光熱偏轉(zhuǎn)偏移量進(jìn)行理論公式推導(dǎo)和理論計(jì)算，同時(shí)建立基于反射式光熱偏轉(zhuǎn)法的薄膜損傷識(shí)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(shí)別系統(tǒng)。其一是基于象限探測(cè)器的光熱偏轉(zhuǎn)損傷偏移量識(shí)別系統(tǒng)。其二是基于CCD的光熱偏轉(zhuǎn)損傷偏移量識(shí)別系統(tǒng)。兩個(gè)損傷識(shí)別系統(tǒng)都是由激光薄膜損傷系統(tǒng)和損傷信號(hào)識(shí)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(cè)器的損傷識(shí)別系統(tǒng)主要包括損傷光信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、信

3、號(hào)運(yùn)算模塊?；谙笙尢綔y(cè)器的損傷識(shí)別系統(tǒng)主要包括損傷光信號(hào)接收模塊和檢測(cè)光斑光強(qiáng)極值點(diǎn)定位程序。使用這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行SiO2薄膜的光熱偏轉(zhuǎn)損傷識(shí)別實(shí)驗(yàn)。分別得到偏移量與泵浦光束能量關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):當(dāng)泵浦光束能量分別為85mJ和75mJ時(shí)，使用基于四象限探測(cè)器和CCD的光熱偏轉(zhuǎn)偏移量識(shí)別系統(tǒng)得到的曲線出現(xiàn)偏移量突然增大的拐點(diǎn)。為了進(jìn)一步研究，對(duì)SiO2薄膜的損傷形貌和光學(xué)特性進(jìn)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(cè)器

4、的光熱偏轉(zhuǎn)損傷偏移量識(shí)別系統(tǒng)對(duì)SiO2薄膜進(jìn)行損傷識(shí)別時(shí)，當(dāng)偏移量大于0.1mm時(shí)，認(rèn)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(shí)別系統(tǒng)對(duì)SiO2薄膜進(jìn)行損傷識(shí)別時(shí)，當(dāng)偏移量大于1.4 Pixel時(shí)，認(rèn)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(jì)算SiO2薄膜的損傷閾值:在基于象限探測(cè)器的光熱偏轉(zhuǎn)偏移量識(shí)別系統(tǒng)下，SiO2薄膜損傷閾值為12.7 J/cm2?；贑CD的光熱偏轉(zhuǎn)偏移量識(shí)別系統(tǒng)下，

5、SiO2薄膜損傷閾值為9.3 J/cm2。為了進(jìn)行對(duì)比分析，分別使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11254中的相襯顯微鏡法和實(shí)驗(yàn)室自己的圖像法對(duì)SiO2薄膜的激光損傷閾值進(jìn)行測(cè)試。國(guó)標(biāo)測(cè)試結(jié)果為11.9 J/cm2，圖像法測(cè)試結(jié)果為12.5 J/cm2。測(cè)試結(jié)果表明:基于象限探測(cè)器偏移量識(shí)別系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果比國(guó)標(biāo)測(cè)試結(jié)果相差0.8 J/cm2，相比圖像法測(cè)試結(jié)果相差0.2 J/cm2?；贑CD的偏移量識(shí)別系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果比國(guó)標(biāo)測(cè)試結(jié)果相差2.6 J/c