按照国标的光学薄膜损伤阈值测试装置

　　1　引　言

　　多年以来,光学薄膜的激光损伤一直是高功率激光系统中一项关键技术,国内外也有很多这一方面的文献报道,80年代的研究发现,薄膜的激光损伤阈值(LIDT)的定量测试结果的不准确性在这一领域的研究中导致了不同实验室之间损伤阈值测试结果的可比性很差。为统一激光损伤阈值的测试标准,自90年代以来,经过多次会议的不断讨论和完善,形成了ISO/DIS11254光学表面(薄膜)激光损伤阈值测试标准[1],国家技术监督局96年11月颁布了相应的国际——GB/T16601-1996光学表面激光损伤阈值测试方法第一部分:1对1测试[2],该标准从97年4月起实施。

　　虽然不少实验室建立了薄膜的损伤测试装置,国外在90年代也建立了对应与ISO11254标准的损伤阈值定量测试装置[3,4],但目前国内还没有在各项指标上都完全符合国际和ISO/DIS11254的测试装置,本文报道采用VRM变反镜研制的大能量YAG激光器组成的脉冲激光损伤测试装置,其各项指标基本符合上述两项标准的要求。并给出了相应测试结果。

　　2　系统描述

　　2.1　光路系统

　　由图1,全反镜HR3、激光晶体OSC和变反镜VRM组成振荡级,采用KD*P晶体调Q,同一偏振方向的偏振片P1和P2使振荡级输出为线偏光,经放大级晶体AMP放大后输出。少量能量由分光板SP1的前后表面反射分成两束光,一束进入能量计实时监测能量,另一束进入激光光束分析仪监测空间分布。大部分能量经非球面消球差透镜L1(焦距1m)聚焦后打在样品S上,样品表面法线与激光束入射方向成约7°夹角,被测样品为偏振片时,此夹角为56.5°。PIN光电二极管探测透镜表面散射光,由数字存储示波器记录相应的激光脉冲时间分布。T1和T2为光陷井,吸收样品透射和反射的激光能量。He-Ne激光经HR1、HR2反射,与1.06μm激光同轴,作为辅助观察光源,样品附近放置一4×放大镜,用于观测损伤。

　　2.2　激光器

　　振荡和放大机均采用华北光电研究所的1KWPWM开关电源,单电源最大泵浦能量72J。加配486DX20计算机作上位机,通过双12位D/A控制充电电压,充电精度优于0.5%,脉冲有计算机进行同步控制。腔型采用平凸控,双灯串联泵浦。考虑到大能量时中性密度滤光片会产生损伤,损伤阈值测试时光路中不设衰减器,能量和脉冲频率均由程序设定。系统最大单脉冲输出能量1J,重频1、5、10pps。

　　2.3　薄膜损伤检测

　　薄膜表面的损伤检测采用综合判定的方法,在线测试时主要采用观测激光照射的时的等离子体闪光、散射变化和雾气法,在4×放大镜下综合判定。在激光照射完后,采用两个标准所规定的微分相衬干涉显微镜,并改制了全内反射显微镜对关键点进行复验。微分相衬干涉显微镜系江南光仪厂的JNL—03金相显微镜(带偏振附件),加配定制的Nomarski棱镜构成,其干涉光程可调。全内反射显微镜采用重庆光电集团的HSZ—H3平场生物显微镜(带相衬、偏振、暗场附件),在相衬照明装置的基础上改制而成,经与微分相衬干涉显微镜对比,其分辨力在同等放大率下相当。两台显微镜均能达到标准规定的100×或150×(实际160×)放大率(10×物镜、10×或16×目镜)。