專利名稱：高溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜損傷閾值測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)薄膜的光學(xué)性能測(cè)量裝置，特別是一種高溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜損傷閾值測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
光學(xué)薄膜損傷是限制激光系統(tǒng)高功率、高能量化的主要因素，因此對(duì)損傷閾值的研究一直是多年來(lái)的熱點(diǎn)問(wèn)題。由于絕大多數(shù)激光器都是在常溫環(huán)境下使用，所以對(duì)光學(xué)薄膜的激光損傷閾值都是在常溫下進(jìn)行測(cè)試，得到的即常溫激光損傷閾值。但是，隨著激光應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，溫度因素對(duì)薄膜激光損傷的影響越來(lái)越突出。如在當(dāng)前空間技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，空間激光器就需要考慮溫度因素影響，因?yàn)樘罩嘘?yáng)光直射面溫度可升至250°C以上；此外在下一代激光光刻技術(shù)中，一些薄膜元件也需要長(zhǎng)時(shí)間承受數(shù)百度的高溫，諸如此類都需要進(jìn)行薄膜在高溫環(huán)境下的激光損傷閾值評(píng)價(jià)。但是，目前國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有在高溫環(huán)境下進(jìn)行激光輻照光學(xué)薄膜損傷閾值測(cè)量的裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是要提供一種高溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜損傷閾值測(cè)量裝置，解決現(xiàn)在對(duì)光學(xué)薄膜的激光損傷閾值都是在常溫下進(jìn)行測(cè)試，不能得到高溫激光損傷閾值的問(wèn)題。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該光學(xué)薄膜損傷閾值測(cè)量包括裝置高溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜損傷閾值的測(cè)量裝置，包括計(jì)算機(jī)、第一激光器、反射鏡、第二激光器、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、能量衰減器、分光鏡、能量計(jì)、聚焦透鏡、在線顯微鏡判斷裝置、耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)和溫控箱；計(jì)算機(jī)的輸出端與第一激光器、第二激光器、在線顯微鏡判斷裝置和耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)連接；第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、能量衰減器、分光鏡、聚焦透鏡在第二激光器的第二光路上，在第二光路中的第一反射鏡和第二反射鏡為折射鏡，第三反射鏡、分光鏡和聚焦透鏡為透射鏡；反射鏡、第三反射鏡、能量衰減器、分光鏡、聚焦透鏡在第一激光器的第一光路上，第一光路中的反射鏡和第三反射鏡為折射鏡，分光鏡和聚焦透鏡為透射鏡，能量計(jì)在分光鏡折射光路上，耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)和待測(cè)樣品位于溫控箱內(nèi)，待測(cè)樣品位于第一光路和第二光路上；在線顯微鏡判斷裝置位于溫控箱外。有益效果，由于采用了上述方案，第一激光器，用于準(zhǔn)直光路和協(xié)助檢測(cè)損傷的第二激光器，用于對(duì)樣品進(jìn)行加熱并可以實(shí)現(xiàn)溫度控制的溫控箱，位于溫控箱內(nèi)的耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)，在耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)上的待測(cè)樣品；在所述的第一激光器光路上依次設(shè)置能量衰減器、分光鏡和聚焦透鏡，在分光鏡的反射光路上設(shè)置能量計(jì)，進(jìn)行激光能量的測(cè)量；所述的聚焦透鏡具有在光軸方向的移動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述的耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)和樣品均置于溫控箱內(nèi)，其中耐高溫平臺(tái)的耐熱溫度不低于400°C，溫控箱的溫度控制范圍為室溫 350°C;在所述的待測(cè)樣品表面空間設(shè)置在線顯微鏡判斷裝置；所述的第一激光器、第二激光器、在線顯微鏡判斷裝置、耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)與計(jì)算機(jī)相連接；可以測(cè)量高溫環(huán)境下光學(xué)薄膜的激光損傷閾值；可以進(jìn)行高溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜即時(shí)損傷閾值的測(cè)量，同時(shí)還可以對(duì)保溫不同時(shí)間樣品的損傷閾值進(jìn)行測(cè)量，評(píng)價(jià)薄膜在高溫環(huán)境下激光損傷的耐久性。
圖I是本實(shí)用新型高溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜損傷閾值測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是高溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜的即時(shí)損傷閾值和損傷耐久性數(shù)據(jù)。圖中，I、計(jì)算機(jī)；2、第一激光器；3、反射鏡；4、第二激光器；5、第一反射鏡；6、第二反射鏡；7、第三反射鏡；8、能量衰減器；9、分光鏡；10、能量計(jì)；11、聚焦透鏡；12、在線顯微鏡判斷裝置；13、耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)；14、溫控箱；15、待測(cè)樣品。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述實(shí)施例I :在圖I中，測(cè)量裝置，包括計(jì)算機(jī)I、第一激光器2、反射鏡3、第二激光器4、第一反射鏡5、第二反射鏡6、第三反射鏡7、能量衰減器8、分光鏡9、能量計(jì)10、聚焦透鏡11、在線顯微鏡判斷裝置12、耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)13和溫控箱14 ；計(jì)算機(jī)I的輸出端與第一激光器2、第二激光器4、在線顯微鏡判斷裝置12和耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)13連接；第一反射鏡5、第二反射鏡6、第三反射鏡7、能量衰減器8、分光鏡9、聚焦透鏡11在第二激光器4的第二光路上，在第二光路中的第一反射鏡5和第二反射鏡6為折射鏡，第三反射鏡7、分光鏡9和聚焦透鏡11為透射鏡；反射鏡3、第三反射鏡7、能量衰減器8、分光鏡9、聚焦透鏡11在第一激光器2的第一光路上,第一光路中的反射鏡3和第三反射鏡7為折射鏡，分光鏡9和聚焦透鏡11為透射鏡，能量計(jì)10在分光鏡9折射光路上，耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)13和待測(cè)樣品位于溫控箱14內(nèi)，待測(cè)樣品位于第一光路和第二光路上；在線顯微鏡判斷裝置12位于溫控箱14外。所述的第一激光器2為Nd:YAG激光器；所述的第二激光器4為He-Ne激光器；所這的第一激光器2輸出的1064nm、532nm或355nm激光；所述的第二激光器4輸出的632. 8nm的連續(xù)激光。計(jì)算機(jī)I、第一激光器2、反射鏡3，用于準(zhǔn)直光路和協(xié)助檢測(cè)損傷破壞的第二激光器4、第一反射鏡5、第二反射鏡、第三反射鏡7、能量衰減器8、分光鏡9、能量計(jì)10、聚焦透鏡11和用來(lái)對(duì)樣品損傷進(jìn)行的在線顯微鏡檢測(cè)裝置12，用來(lái)加熱并進(jìn)行控溫的溫控箱14，位于溫控箱內(nèi)的耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)13，在耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)上的待測(cè)樣品15，分別經(jīng)過(guò)第一光路和第二光路到達(dá)待測(cè)樣品15的表面。測(cè)試過(guò)程首先將待測(cè)樣品15置于耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)13上，利用所述的聚焦透鏡11移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行光斑調(diào)節(jié)，并使第一激光器2發(fā)出的激光輻照在待測(cè)樣品上。啟動(dòng)溫控箱，設(shè)定溫度后自動(dòng)開(kāi)始升溫。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制所述的第一激光器2、耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)13、第二激光器4、能量計(jì)10，按照IS011254-1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量在高溫環(huán)境下激光輻照下待測(cè)樣品的即時(shí)損傷閾值，即每測(cè)一個(gè)點(diǎn)換一個(gè)位置，同時(shí)利用在線顯微鏡判斷裝置12進(jìn)行在線損傷判定。一般測(cè)量10X10個(gè)點(diǎn)，對(duì)每次作用在樣品上的激光能量通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后根據(jù)在每個(gè)能量段的損傷幾率，通過(guò)作圖線性擬合的方法得出零幾率損傷時(shí)薄膜的激光損傷閾值。如選擇一氧化物單層膜，激光波長(zhǎng)1064nm，脈寬12ns，分別進(jìn)行100°C、20(TC、30(TC溫度下的即時(shí)損傷閾值測(cè)量，結(jié)果見(jiàn)圖2，表明損傷閾值隨著溫度的升高而降低；如需對(duì)薄膜在高溫環(huán)境下的損傷耐久性做評(píng)價(jià)，可以將溫控箱升溫至所需溫度，進(jìn)行一 定時(shí)間的保溫，如設(shè)為111，21!，3卜"1(1，2小"，損傷閾值測(cè)試同上所述，則可得出在不同保溫時(shí)間下薄膜的激光損傷閾值，評(píng)價(jià)激光輻照薄膜的損傷耐久性。如對(duì)上述氧化物單層膜在300°C溫度下分別保溫lh、10h、ld的損傷閾值測(cè)量結(jié)果見(jiàn)圖2，表明隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，損傷耐久性降低。
權(quán)利要求1. 一種高溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜損傷閾值測(cè)量裝置，其特征是高溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜損傷閾值的測(cè)量裝置，包括計(jì)算機(jī)、第一激光器、反射鏡、第二激光器、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、能量衰減器、分光鏡、能量計(jì)、聚焦透鏡、在線顯微鏡判斷裝置、耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)和溫控箱； 計(jì)算機(jī)的輸出端與第一激光器、第二激光器、在線顯微鏡判斷裝置和耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)連接；第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、能量衰減器、分光鏡、聚焦透鏡在第二激光器的第二光路上，在第二光路中的第一反射鏡和第二反射鏡為折射鏡，第三反射鏡、分光鏡和聚焦透鏡為透射鏡；反射鏡、第三反射鏡、能量衰減器、分光鏡、聚焦透鏡在第一激光器的第一光路上，第一光路中的反射鏡和第三反射鏡為折射鏡，分光鏡和聚焦透鏡為透射鏡，能量計(jì)在分光鏡折射光路上，耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)和待測(cè)樣品位于溫控箱內(nèi)，待測(cè)樣品位于第一光路和第二光路上；在線顯微鏡判斷裝置位于溫控箱外。
專利摘要一種高溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜損傷閾值測(cè)量裝置，包括計(jì)算機(jī)、第一激光器、反射鏡、第二激光器、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、能量衰減器、分光鏡、能量計(jì)、聚焦透鏡、在線顯微鏡判斷裝置、耐高溫可移動(dòng)平臺(tái)和溫控箱，通過(guò)溫控箱設(shè)定不同的溫度和保溫時(shí)間，對(duì)薄膜的即時(shí)損傷閾值和損傷耐久性進(jìn)行評(píng)價(jià)。解決了現(xiàn)有技術(shù)只能測(cè)量常溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜損傷閾值的問(wèn)題，提供了一種可以測(cè)量高溫環(huán)境下激光輻照薄膜損傷閾值的裝置。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行，可進(jìn)行高溫環(huán)境下激光輻照光學(xué)薄膜即時(shí)損傷閾值的測(cè)量，還可對(duì)保溫不同時(shí)間樣品的損傷閾值進(jìn)行測(cè)量，評(píng)價(jià)薄膜在高溫環(huán)境下激光損傷的耐久性。
文檔編號(hào)G01N17/00GK202502035SQ201220113289
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者義鵬, 劉炯天, 張含卓, 強(qiáng)穎懷, 李大偉, 楊帥, 許程, 郭立童 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)