一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄方法及其裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種激光對(duì)光學(xué)元件損傷過(guò)程的動(dòng)態(tài)記錄方法及其裝置，可用于激光加工、光學(xué)元件的檢測(cè)、激光與物質(zhì)相互作用的機(jī)理分析等領(lǐng)域。本發(fā)明為：將與輻照激光同軸的He-Ne激光投射于受試光學(xué)元件中成像點(diǎn)A；采用表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)采集點(diǎn)A處的表面成像，并設(shè)置第一補(bǔ)光光源和第二補(bǔ)光光源投射光線(xiàn)至A，分別對(duì)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的成像進(jìn)行補(bǔ)光；第二補(bǔ)光光源與光學(xué)元件之間的光路上設(shè)置分辨率板。采用表面記錄相機(jī)采集光學(xué)元件表面點(diǎn)A處的表面圖像進(jìn)行記錄并分析光學(xué)元件的形貌損傷程度，采用功能記錄相機(jī)采集經(jīng)點(diǎn)A反射的分辨率板圖像并分析光學(xué)元件的功能損傷程度。本發(fā)明適用于對(duì)激光損傷光學(xué)元件的過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)記錄。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄方法及其裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光對(duì)光學(xué)元件損傷過(guò)程的動(dòng)態(tài)記錄方法及其裝置，可用于激光加工、光學(xué)元件的檢測(cè)、激光與物質(zhì)相互作用的機(jī)理分析等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)元件通常由基底材料和表面光學(xué)薄膜組成，是構(gòu)成各類(lèi)光學(xué)系統(tǒng)的主要部件。光學(xué)元件在強(qiáng)激光輻照下會(huì)出現(xiàn)各種不同程度的損傷，目前對(duì)該損傷進(jìn)行檢測(cè)和記錄的方法主要有顯微觀測(cè)、散射光法、光熱光聲法、掃描電鏡法、干涉法、全息探測(cè)法、等離子體閃光法等。其中，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)并記錄損傷過(guò)程的主要有散射光法和等離子體閃光法。
[0003]散射光法是將可見(jiàn)的He-Ne激光以一定角度斜入射到輻照激光在光學(xué)元件表面的入射點(diǎn)，當(dāng)該表面在輻照激光作用下發(fā)生損傷時(shí)，He-Ne激光散射光的能量也將出現(xiàn)變化，因此可以通過(guò)He-Ne激光散射光的能量變化來(lái)判斷激光損傷的發(fā)生；等離子體發(fā)光法是通過(guò)觀察光學(xué)元件在激光輻照下所產(chǎn)生的等離子體發(fā)光現(xiàn)象來(lái)判斷元件是否損傷。
[0004]可以看出，上述散射光法與等離子體發(fā)光法是通過(guò)散射光能量變化或者發(fā)光現(xiàn)象進(jìn)行損傷檢測(cè)的，因此其并不能以直觀的圖像來(lái)顯示整個(gè)損傷過(guò)程，對(duì)損傷機(jī)理的分析幫助不大，也不能反映損傷發(fā)生的程度。而且，在連續(xù)激光或長(zhǎng)脈沖激光輻照時(shí)，等離子體閃光比較弱，很多時(shí)候甚至不能反映損傷的發(fā)生。
[0005]由此，以上現(xiàn)有方法在檢測(cè)和記錄激光對(duì)光學(xué)元件的損傷方面存在如下主要缺陷:
[0006]1、無(wú)法對(duì)光學(xué)元件的損傷動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行記錄，在高功率或者高能量激光的某些應(yīng)用，如激光加工、激光損傷等應(yīng)用中，測(cè)試者更加關(guān)注的是損傷發(fā)生的過(guò)程，例如，在一定的到靶功率或能量密度下，光學(xué)元件能否發(fā)生損傷、損傷的過(guò)程、程度和發(fā)展速度等。
[0007]2、對(duì)損傷過(guò)程中元件功能的變化關(guān)注不夠，由于光學(xué)元件功能的變化對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的工作有重要影響，有時(shí)用元件功能的變化判斷是否存在損傷更加合理。
[0008]因此對(duì)于激光損傷光學(xué)元件的檢測(cè)和記錄方法提出了以下新的要求:一是需要可以實(shí)時(shí)檢測(cè)并記錄損傷發(fā)生的動(dòng)態(tài)過(guò)程；二是要求可以直觀反映損傷發(fā)生的程度；三是要求能夠反映光學(xué)元件受到損傷后功能的變化。而檢測(cè)并記錄光學(xué)元件在激光輻照下，形貌和功能的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程是現(xiàn)有技術(shù)所不具備的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄方法，能夠在激光損傷光學(xué)元件時(shí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)和記錄光學(xué)元件在激光輻照下表面形貌的變化，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)同步記錄光學(xué)元件在激光輻照下功能發(fā)生的變化。
[0010]為達(dá)到上述目的，本方法包括如下步驟:
[0011 ] 第一步、將輻照激光與He-Ne激光調(diào)整至同軸；關(guān)閉輻照激光，打開(kāi)He-Ne激光，將He-Ne激光投射于受試光學(xué)兀件中表面一點(diǎn)，該點(diǎn)記為激光福照點(diǎn)A。
[0012]第二步、采用表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)聚焦于成像點(diǎn)A,調(diào)整表面記錄相機(jī)的鏡頭焦距使其對(duì)激光輻照點(diǎn)A處的表面成像；同時(shí)設(shè)置第一補(bǔ)光光源和第二補(bǔ)光光源投射光線(xiàn)至激光輻照點(diǎn)A，分別對(duì)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的成像進(jìn)行補(bǔ)光。
[0013]第一補(bǔ)光光源的投射光線(xiàn)經(jīng)激光輻照點(diǎn)A反射至表面記錄相機(jī)中；第二補(bǔ)光光源的投射光線(xiàn)經(jīng)激光輻照點(diǎn)A反射至功能記錄相機(jī)中，在第二補(bǔ)光光源與光學(xué)元件之間的光路上設(shè)置分辨率板；移動(dòng)分辨率板的位置，并調(diào)節(jié)功能記錄相機(jī)的焦距，使其對(duì)經(jīng)A點(diǎn)反射的分辨率板成像。
[0014]第三步、關(guān)閉He-Ne激光，打開(kāi)輻照激光，采用表面記錄相機(jī)對(duì)光學(xué)元件表面激光輻照點(diǎn)A處的表面圖像進(jìn)行記錄，采用功能記錄相機(jī)對(duì)經(jīng)激光輻照點(diǎn)A反射的分辨率板圖像進(jìn)行記錄。
[0015]第四步、激光輻照結(jié)束后，利用表面記錄相機(jī)所采集的各幀表面圖像與標(biāo)準(zhǔn)表面圖像進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)各幀表面圖像與標(biāo)準(zhǔn)表面圖像之間的表面形貌變化，分析在不同的激光輻照時(shí)間下，受試光學(xué)元件的形貌損傷程度。
[0016]標(biāo)準(zhǔn)表面圖像為在無(wú)輻照激光和He-Ne激光入射的情況下，表面記錄相機(jī)所采集的A點(diǎn)的表面圖像。
[0017]利用功能記錄相機(jī)采集各幀分辨率板圖像，與標(biāo)準(zhǔn)分辨率板圖像進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)各幀分辨率板圖像和標(biāo)準(zhǔn)分辨率板圖像間相對(duì)位置點(diǎn)以及圖形畸變，計(jì)算得出其激光輻照過(guò)程中圖像的位置點(diǎn)的相對(duì)偏移量或者灰度變化，并對(duì)圖形畸變情況進(jìn)行分析，從而獲得受試光學(xué)元件的功能在激光照射下的損傷過(guò)程以及損傷程度。
[0018]標(biāo)準(zhǔn)分辨率板圖像為在無(wú)輻照激光和He-Ne激光入射的情況下，功能記錄相機(jī)所采集的經(jīng)A點(diǎn)反射后的分辨率板圖像。
[0019]優(yōu)選地，若輻照激光為脈沖體制激光，則設(shè)置表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的幀頻均與激光脈沖的頻率相同；若輻照激光為連續(xù)或者準(zhǔn)連續(xù)激光，則設(shè)置表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的巾貞頻相同。
[0020]優(yōu)選地,設(shè)置表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的巾貞頻時(shí),采用同步控制；表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)均設(shè)置外部觸發(fā)端口，該外部觸發(fā)端口連接同步控制器；同步控制器的功能為:當(dāng)輻照激光為脈沖體制激光時(shí)，以輻照激光的每一個(gè)脈沖觸發(fā)同步控制器，當(dāng)輻照激光為連續(xù)或者準(zhǔn)連續(xù)激光時(shí)，以設(shè)定的的頻率觸發(fā)同步控制器，同步控制器在被觸發(fā)后，通過(guò)外部觸發(fā)端口同時(shí)觸發(fā)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)進(jìn)行一幀圖像的采集。
[0021]本發(fā)明同時(shí)提供了一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄裝置，基于上述方法，使用該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)和記錄光學(xué)元件在激光輻照下表面形貌的變化，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)同步記錄光學(xué)元件在激光輻照下功能發(fā)生的變化。
[0022]為達(dá)到上述目的，本裝置包括輻照激光發(fā)射儀、He-Ne激光發(fā)射儀、第一補(bǔ)光光源、第二補(bǔ)光光源、表面記錄相機(jī)、功能記錄相機(jī)以及分辨率板。輻照激光發(fā)射儀用于將輻照激光投射于受試光學(xué)元件表面一點(diǎn)，即激光輻照點(diǎn)A ；He-Ne激光發(fā)射儀用于將與輻照激光同軸的He-Ne激光投射于受試光學(xué)元件中的激光輻照點(diǎn)A ;第一補(bǔ)光光源用于投射第一光線(xiàn)至A點(diǎn)；第二補(bǔ)光光源用于投射第二光線(xiàn)至A點(diǎn)；其中第二補(bǔ)光光源與A點(diǎn)之間的光路上設(shè)置分辨率板；表面記錄相機(jī)聚焦于A點(diǎn)，且位于A點(diǎn)對(duì)第一光線(xiàn)的反射光路上；功能記錄相機(jī)聚焦于經(jīng)A點(diǎn)反射后的分辨率板成像，且位于A點(diǎn)對(duì)第二光線(xiàn)的反射光路上。
[0023]進(jìn)一步地，該裝置還包括同步控制器，表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)均設(shè)置外部觸發(fā)端口，該外部觸發(fā)端口連接同步控制器；同步控制的功能為:當(dāng)輻照激光為脈沖體制激光時(shí)，以激光的每一個(gè)脈沖觸發(fā)同步控制器，當(dāng)輻照激光為連續(xù)或者準(zhǔn)連續(xù)激光時(shí)，以設(shè)定的頻率觸發(fā)同步控制器，同步控制器在被觸發(fā)后，通過(guò)外部觸發(fā)端口同時(shí)觸發(fā)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)對(duì)A點(diǎn)進(jìn)行一幀圖像的采集。
[0024]有益效果:
[0025]1、本方法設(shè)置了表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī),并針對(duì)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的不同檢測(cè)功能進(jìn)行了不同的光路設(shè)定，以此來(lái)記錄光學(xué)元件在激光輻照下所發(fā)生的表面損傷形貌、功能變化、過(guò)程時(shí)間演變等信息，并通過(guò)后續(xù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析可以準(zhǔn)確判斷光學(xué)元件發(fā)生表面形變、功能變化、或不同程度損傷的時(shí)刻，有助于分析光學(xué)元件在激光輻照下發(fā)生損傷的機(jī)理。本發(fā)明中例如，可以通過(guò)對(duì)經(jīng)光學(xué)元件表面反射的分辨率板成像狀態(tài)變化的定量標(biāo)定，分析元件表面的形變和反射功能的變化；再如，可以通過(guò)對(duì)不同時(shí)間損傷圖像的分析和測(cè)量，計(jì)算激光損傷的發(fā)展速度、進(jìn)而分析作用機(jī)制。
[0026]2、本方法通過(guò)設(shè)定表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的巾貞頻來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖激光或連續(xù)激光的不同圖像獲取，同時(shí)又采用觸發(fā)機(jī)制的同步控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于兩個(gè)相機(jī)的同步控制，從而能夠?yàn)楹罄m(xù)對(duì)于各幀圖像的分析提供較為明確的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，為確定不同程度的表面損傷和功能損傷發(fā)生的時(shí)刻提供便利，從而能夠更加精確地確定發(fā)生不同程度的宏觀損傷時(shí)所需要的輻照激光能量密度閾值。
[0027]3、本發(fā)明同時(shí)提供了一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄裝置，基于上述方法，使用該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)和記錄光學(xué)元件在激光輻照下表面形貌的變化，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)同步記錄光學(xué)元件在激光輻照下功能發(fā)生的變化。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明方法中的各部分組成圖；
[0029]圖2(a)為利用表面記錄相機(jī)所采集的其中一幀表面圖像；(b)為標(biāo)準(zhǔn)表面圖像；
[0030]圖3(a)為利用功能記錄相機(jī)采集其中一幀分辨率板圖像；(b)為標(biāo)準(zhǔn)分辨率板圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0032]實(shí)施例1、
[0033]本發(fā)明提供了一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄方法，其特點(diǎn)是同步記錄受試光學(xué)元件表面形貌和功能的變化過(guò)程，如圖1所示，該方法是通過(guò)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)以及二者各自的補(bǔ)光光源組成的。該方法具體包括如下步驟:
[0034]第一步、將輻照激光與He-Ne激光調(diào)整至同軸；關(guān)閉輻照激光，打開(kāi)He-Ne激光，將He-Ne激光投射于受試光學(xué)兀件中表面一點(diǎn)，該點(diǎn)記為激光福照點(diǎn)A。
[0035]He-Ne激光為光學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中常用的激光形式，這是因?yàn)檩椪占す馐遣豢梢?jiàn)的，而He-Ne激光則是通常所見(jiàn)的紅色激光，這可用于精確引導(dǎo)后續(xù)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)在光學(xué)元件表面的成像位置A，使二者對(duì)元件的同一部分表面進(jìn)行記錄。
[0036]本步驟實(shí)際的實(shí)施過(guò)程中，為了固定受試光學(xué)元件并使其能夠進(jìn)行一定的移動(dòng)，可以將受試光學(xué)元件固定于三維平移臺(tái)上，該三維平移臺(tái)可以進(jìn)行精密移動(dòng)。同時(shí)在受試光學(xué)元件背離激光入射點(diǎn)的方向一定距離處設(shè)置激光吸收池，這樣能夠吸收多余激光，可避免激光進(jìn)一步損傷其他光學(xué)元件。
[0037]第二步、采用表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)聚焦于激光福照點(diǎn)A,調(diào)整表面記錄相機(jī)的鏡頭焦距使其對(duì)激光福照點(diǎn)A處的表面成像；同時(shí)設(shè)置第一補(bǔ)光光源和第二補(bǔ)光光源投射光線(xiàn)至激光輻照點(diǎn)A分別對(duì)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的成像進(jìn)行補(bǔ)光。
[0038]第一補(bǔ)光光源的投射光線(xiàn)經(jīng)激光輻照點(diǎn)A反射至表面記錄相機(jī)中，該光路中無(wú)遮擋；第二補(bǔ)光光源的投射光線(xiàn)經(jīng)激光輻照點(diǎn)A反設(shè)置功能記錄相機(jī)中，該光路中在第二補(bǔ)光光源一端放置分辨率板。
[0039]移動(dòng)分辨率板的位置，并調(diào)節(jié)功能記錄相機(jī)的焦距，使其對(duì)經(jīng)A點(diǎn)反射的分辨率板圖像。
[0040]該步驟中各元器件的選取要求具體為:
[0041]1、表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)
[0042]該兩種相機(jī)均由CMOS相機(jī)和光學(xué)系統(tǒng)組成，二者選取相同的參數(shù)。其中，CMOS相機(jī)的參數(shù)主要根據(jù)激光體制、成像要求和圖像存儲(chǔ)能力等進(jìn)行選取。當(dāng)激光為脈沖體制時(shí)，可選相機(jī)幀頻與脈沖頻率相同，這樣可以觀測(cè)每個(gè)激光脈沖對(duì)元件造成的損傷；對(duì)于連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)激光，如果相機(jī)幀頻過(guò)高會(huì)對(duì)采集和存儲(chǔ)帶來(lái)很大的困難，考慮到激光對(duì)光學(xué)元件造成損傷的主要物理機(jī)制是熱和熱應(yīng)力，是緩變過(guò)程，幀頻在IkHz時(shí)即可以毫秒的時(shí)間尺度觀測(cè)并記錄光學(xué)元件的變化，應(yīng)可滿(mǎn)足需求。
[0043]設(shè)置表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的巾貞頻時(shí),采用同步控制器；表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)均設(shè)置外部觸發(fā)端口，該外部觸發(fā)端口連接同步控制器，當(dāng)激光為脈沖體制激光時(shí)，以激光的每一個(gè)脈沖觸發(fā)同步控制器，當(dāng)激光為連續(xù)或者準(zhǔn)連續(xù)激光時(shí)，以IkHz的頻率觸發(fā)同步控制器，同步控制器在被觸發(fā)后，通過(guò)外部觸發(fā)端口同時(shí)觸發(fā)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)進(jìn)行一巾貞圖像的采集。
[0044]CMOS相機(jī)積分時(shí)間的選取主要根據(jù)補(bǔ)光光源強(qiáng)度以及入射激光雜散光的強(qiáng)弱來(lái)決定；相機(jī)的像素大小主要根據(jù)樣品的大小，激光光斑大小，成像距離，分辨率板的刻度等參數(shù)決定的。
[0045]相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)又包括鏡頭和濾光片。鏡頭用于對(duì)光學(xué)兀件表面或分辨率板成像，為提高分辨能力，鏡頭應(yīng)選用短焦距的放大鏡頭，其放大倍數(shù)與成像距離，光斑大小以及受試樣品的大小有關(guān)，成像區(qū)域應(yīng)大于激光在光學(xué)元件上的輻照區(qū)域。濾光片主要用于濾除輻照激光的雜散光以提高成像質(zhì)量，一般采用低通濾光片或者帶通濾光片來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0046]2、補(bǔ)光光源
[0047]可以用LED強(qiáng)光光源，亮度越高效果越好，并且需要帶有聚光功能。
[0048]3、分辨率板
[0049]即實(shí)驗(yàn)室常規(guī)分辨率板，分辨率板經(jīng)受試光學(xué)元件表面反射后在功能記錄相機(jī)中成像，樣品未受激光輻照時(shí)，其表面平整，那么可以在功能記錄相機(jī)中得到清晰的分辨率板成像，當(dāng)光學(xué)元件受到激光輻照后表面出現(xiàn)熱變形、熔融等形貌變化，那么功能記錄相機(jī)中觀察到的分辨率板的像則會(huì)模糊，此時(shí)可以認(rèn)為受試樣品表面的反射功能受到影響。
[0050]第三步、關(guān)閉He-Ne激光，打開(kāi)輻照激光，采用表面記錄相機(jī)對(duì)光學(xué)元件表面激光輻照點(diǎn)A處的表面圖像進(jìn)行記錄，采用功能記錄相機(jī)對(duì)經(jīng)激光輻照點(diǎn)A反射的分辨率板圖像進(jìn)行記錄。
[0051]第四步、激光輻照結(jié)束后，利用表面記錄相機(jī)所采集的各幀表面圖像與標(biāo)準(zhǔn)表面圖像進(jìn)行對(duì)比，其中標(biāo)準(zhǔn)表面圖像為在無(wú)激光入射的情況下，表面記錄相機(jī)對(duì)A點(diǎn)的圖像，如圖2(b)所示，圖2(a)為利用表面記錄相機(jī)所采集的其中一幀表面圖像，根據(jù)各幀表面圖像與標(biāo)準(zhǔn)表面圖像之間的表面形貌變化，即圖2(a)和(b)之間的差別，分析在不同的激光輻照時(shí)間下，受試光學(xué)元件的形貌損傷程度。
[0052]利用功能記錄相機(jī)米集各巾貞分辨率板圖像如圖3 (a)所不，與標(biāo)準(zhǔn)分辨率板圖像進(jìn)行對(duì)比，標(biāo)準(zhǔn)分辨率板圖像為在無(wú)激光入射的情況下，分辨率板在受試光學(xué)元件中成像點(diǎn)A的成像,如圖3(b)所示。
[0053]根據(jù)各幀分辨率板成像和標(biāo)準(zhǔn)分辨率板成像間相對(duì)位置點(diǎn)以及圖形畸變，計(jì)算得出其激光輻照過(guò)程中圖像的位置點(diǎn)的相對(duì)偏移量，并對(duì)圖形畸變情況進(jìn)行分析，從而獲得受試光學(xué)元件的功能在激光照射下的損傷過(guò)程以及損傷程度；
[0054]根據(jù)圖3(a)和(b)，可以看出(a)中由于光學(xué)元件材料熱變形出現(xiàn)了扭曲的圖像，通過(guò)二者的對(duì)比并計(jì)算某一位置點(diǎn)的相對(duì)偏移量或者其他變化，可分析該處光學(xué)元件的功能損傷，例如通過(guò)圖3(a)和(b)同一位置點(diǎn)的灰度值的變化，可計(jì)算得出此位置光學(xué)元件表面的反射率的變化。
[0055]實(shí)施例2、
[0056]基于上述方法，本實(shí)施例提供了一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄裝置，該裝置包括He-Ne激光發(fā)射儀、第一補(bǔ)光光源、第二補(bǔ)光光源、表面記錄相機(jī)、功能記錄相機(jī)以及分辨率板。
[0057]He-Ne激光發(fā)射儀用于將He-Ne激光投射于受試光學(xué)元件中表面一點(diǎn)，該點(diǎn)記為成像點(diǎn)A。
[0058]第一補(bǔ)光光源用于投射第一光線(xiàn)至A點(diǎn)。
[0059]第二補(bǔ)光光源用于投射第二光線(xiàn)至成像點(diǎn)A ;其中第二補(bǔ)光光源與A點(diǎn)之間的光路上設(shè)置分辨率板。
[0060]表面記錄相機(jī)聚焦于A點(diǎn)，且位于A點(diǎn)對(duì)第一光線(xiàn)的反射光線(xiàn)上。
[0061]功能記錄相機(jī)聚焦于A點(diǎn)，且位于A點(diǎn)對(duì)第二光線(xiàn)的反射光線(xiàn)上。
[0062]本實(shí)施例中為了能夠?qū)崿F(xiàn)方法中的同步控制，該裝置還包括同步控制器，表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)均設(shè)置外部觸發(fā)端口，該外部觸發(fā)端口連接同步控制器；
[0063]同步控制的功能為:當(dāng)He-Ne激光儀所發(fā)射激光為脈沖體制激光時(shí)，以激光的每一個(gè)脈沖觸發(fā)同步控制器，當(dāng)He-Ne激光儀所發(fā)射激光為連續(xù)或者準(zhǔn)連續(xù)激光時(shí)，以IkHz的頻率觸發(fā)同步控制器，同步控制器在被觸發(fā)后，通過(guò)外部觸發(fā)端口同時(shí)觸發(fā)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)對(duì)A點(diǎn)進(jìn)行一巾貞圖像的采集。
[0064]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一步、將輻照激光與He-Ne激光調(diào)整至同軸；關(guān)閉輻照激光，打開(kāi)He-Ne激光，將He-Ne激光投射于受試光學(xué)兀件中表面一點(diǎn)，該點(diǎn)記為激光福照點(diǎn)A ； 第二步、采用表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)聚焦于成像點(diǎn)A,調(diào)整表面記錄相機(jī)的鏡頭焦距使其對(duì)激光輻照點(diǎn)A處的表面成像；同時(shí)設(shè)置第一補(bǔ)光光源和第二補(bǔ)光光源投射光線(xiàn)至激光輻照點(diǎn)A，分別對(duì)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的成像進(jìn)行補(bǔ)光； 所述第一補(bǔ)光光源的投射光線(xiàn)經(jīng)激光輻照點(diǎn)A反射至表面記錄相機(jī)中；所述第二補(bǔ)光光源的投射光線(xiàn)經(jīng)激光輻照點(diǎn)A反射至功能記錄相機(jī)中，在第二補(bǔ)光光源與光學(xué)元件之間的光路上設(shè)置分辨率板； 移動(dòng)分辨率板的位置，并調(diào)節(jié)功能記錄相機(jī)的焦距，使其對(duì)經(jīng)A點(diǎn)反射的分辨率板成像； 第三步、關(guān)閉He-Ne激光，打開(kāi)輻照激光，采用表面記錄相機(jī)對(duì)光學(xué)元件表面激光輻照點(diǎn)A處的表面圖像進(jìn)行記錄，采用功能記錄相機(jī)對(duì)經(jīng)激光輻照點(diǎn)A反射的分辨率板圖像進(jìn)行記錄； 第四步、激光輻照結(jié)束后，利用表面記錄相機(jī)所采集的各幀表面圖像與標(biāo)準(zhǔn)表面圖像進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)各幀表面圖像與標(biāo)準(zhǔn)表面圖像之間的表面形貌變化，分析在不同的激光輻照時(shí)間下，受試光學(xué)元件的形貌損傷程度； 所述標(biāo)準(zhǔn)表面圖像為在無(wú)輻照激光和He-Ne激光入射的情況下，表面記錄相機(jī)所采集的A點(diǎn)的表面圖像； 利用功能記錄相機(jī)采集各幀分辨率板圖像，與標(biāo)準(zhǔn)分辨率板圖像進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)各幀分辨率板圖像和標(biāo)準(zhǔn)分辨率板圖像間相對(duì)位置點(diǎn)以及圖形畸變，計(jì)算得出其激光輻照過(guò)程中圖像的位置點(diǎn)的相對(duì)偏移量或者灰度變化，并對(duì)圖形畸變情況進(jìn)行分析，從而獲得受試光學(xué)元件的功能在激光照射下的損傷過(guò)程以及損傷程度； 所述標(biāo)準(zhǔn)分辨率板圖像為在無(wú)輻照激光和He-Ne激光入射的情況下，功能記錄相機(jī)所采集的經(jīng)A點(diǎn)反射后的分辨率板圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄方法，其特征在于，若所述輻照激光為脈沖體制激光，則設(shè)置所述表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的幀頻均與激光脈沖的頻率相同；若所述輻照激光為連續(xù)或者準(zhǔn)連續(xù)激光，則設(shè)置所述表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的幀頻相同。
3.如權(quán)利要求2所述的一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄方法，其特征在于，設(shè)置表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)的幀頻時(shí)，采用同步控制；所述表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)均設(shè)置外部觸發(fā)端口，該外部觸發(fā)端口連接同步控制器；所述同步控制器的功能為:當(dāng)輻照激光為脈沖體制激光時(shí)，以輻照激光的每一個(gè)脈沖觸發(fā)同步控制器，當(dāng)輻照激光為連續(xù)或者準(zhǔn)連續(xù)激光時(shí)，以設(shè)定的的頻率觸發(fā)同步控制器，同步控制器在被觸發(fā)后，通過(guò)外部觸發(fā)端口同時(shí)觸發(fā)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)進(jìn)行一幀圖像的采集。
4.一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄裝置，其特征在于，該裝置包括輻照激光發(fā)射儀、He-Ne激光發(fā)射儀、第一補(bǔ)光光源、第二補(bǔ)光光源、表面記錄相機(jī)、功能記錄相機(jī)以及分辨率板； 所述輻照激光發(fā)射儀用于將輻照激光投射于受試光學(xué)元件表面一點(diǎn)，即激光輻照點(diǎn)A ； 所述He-Ne激光發(fā)射儀用于將與輻照激光同軸的He-Ne激光投射于受試光學(xué)元件中的激光輻照點(diǎn)A ； 所述第一補(bǔ)光光源用于投射第一光線(xiàn)至A點(diǎn)； 所述第二補(bǔ)光光源用于投射第二光線(xiàn)至A點(diǎn)；其中第二補(bǔ)光光源與A點(diǎn)之間的光路上設(shè)置分辨率板； 所述表面記錄相機(jī)聚焦于A點(diǎn)，且位于A點(diǎn)對(duì)第一光線(xiàn)的反射光路上； 所述功能記錄相機(jī)聚焦于經(jīng)A點(diǎn)反射后的分辨率板成像，且位于A點(diǎn)對(duì)第二光線(xiàn)的反射光路上。
5.如權(quán)利要求4所述的一種激光損傷光學(xué)元件過(guò)程的記錄裝置，其特征在于，該裝置還包括同步控制器，所述表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)均設(shè)置外部觸發(fā)端口，該外部觸發(fā)端口連接同步控制器； 所述同步控制的功能為:當(dāng)所述輻照激光為脈沖體制激光時(shí)，以激光的每一個(gè)脈沖觸發(fā)同步控制器，當(dāng)所述輻照激光為連續(xù)或者準(zhǔn)連續(xù)激光時(shí)，以設(shè)定的頻率觸發(fā)同步控制器，同步控制器在被觸發(fā)后，通過(guò)外部觸發(fā)端口同時(shí)觸發(fā)表面記錄相機(jī)和功能記錄相機(jī)對(duì)A點(diǎn)進(jìn)行一幀圖像 的采集。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK104048813SQ201410228431
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】劉陽(yáng), 王畢藝, 于彥明 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍總參謀部第五十四研究所
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