薄膜单波长激光损伤阈值测试控制系统的研制

发布时间：2020-05-24 04:13

【摘要】：薄膜已广泛应用于光学的各个领域,作为光学系统的重要组成部分其激光损伤阈值相比于光学元件裸表面低了2~4倍,在受到强激光作用时光学元件表面的薄膜会短时间内发生损伤,影响了光学元器件的使用寿命,因而激光损伤阈值已成为光学薄膜不可缺少的性能指标。高功率激光器技术的进步对薄膜的抗激光损伤性能提出了更高的要求,一套能准确测试薄膜损伤阈值的智能控制系统成为研究的主要目标。本论文研究内容及成果如下:研究了损伤阈值的测试原理和方法,在已有的理论基础上设计了基于ARM嵌入式技术的薄膜损伤阈值测试控制系统,完成了系统中各个模块的硬件选型并确定了系统总体技术方案以及系统各个功能模块的控制方案。通过分析所需要实现的功能,完成了系统的测控电路设计以及PCB制版和焊接,该电路实现了程控衰减器模块、二维样品台模块的控制功能;编制了所对应的嵌入式软件,并进行了相应功能的调试。完成了系统的监控软件设计,包括启动界面、探测调整界面、设置界面、测试界面和手动拟合界面。监控软件通过网口通讯方式实现与测控电路之间的信息传输,实现对测控电路所含各功能模块的控制;通过计算机的各通讯端口实现对激光器输出参数、激光器能量的实时准确控制以及CCD、能量计的数据采集。进行了系统电路、嵌入式软件和监控软件的联调。结合1-on-1的阈值测试法以及CCD在线图像损伤判别法测得样品的损伤阈值并对数据进行了分析,验证了本文所采用控制方案的可行性。
【图文】：

装置图,阈值测试,薄膜损伤,系统测试

阈值测试系统测试装置图如图 2.1 所示：图 2.1 薄膜损伤阈值测试系统测试装置图2.1 系统测试原理目前所采用的检测激光损伤的方法有等离子体闪光法、相衬显微镜观测法、光热偏转法与 He-Ne 散射法。除此以外，还可以使用全内反射或雾气法来实现。就目前的相关研究技术而言，使用比较多的有 He-Ne 散射法、相衬显微法以及等离子体闪光法这三种方法。使用第一种方式可以通过在线控制进行检测，但是使用这种方法使检测过程复杂化；第二种方式在进行检测的时候主要通过手动来进行控制；光热偏转法对反射、散射光不敏感；散射光强法对表面光洁度要求高。

测试方法,样品

因此该方法又称为多脉冲损伤在该方法测试中。（3）R-on-1(raised energy on one point)：该方法主要根据样品的密度大小来进行渐式排序，密度越大的样品被激光照射到的次数越多。（4）N-on-1：这种方法与上一种方法不相同的是不需要通过样品的密度大小来确激光照射的次数。我国在对阈值进行测试研究的时候使用的主要是第一种和第三种方法来实现，由于一种方法在进行实验的时候不管样品是否收到损伤，激光都不再对其进行照射，因此该法又名为零几率损伤法，通过使用相同能量的激光来对m个样品进行照射，在照射完以后得到最终的损伤个数为n ，因此能够确定该样品的损伤几率大小为 P =n/m。而第种方法则需要对激光的能量进行不断的改变，能量对样品造成的损伤几率应该处于零100%之间，包含两者，然后依据最终得到的数据通过曲线拟合来对零损伤几率点坐标行建立，以能量和损伤几率为横纵坐标，从而得到最终的能量值大小，该能量值表示的是该样品的损伤阈值大小。本课题采用了 1-on-1 的损伤阈值测试方法，，测试方法和测试的结果如图 2.2 所示
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273;TB383.2

【参考文献】