CN101706444B - 光学晶体元件激光损伤阈值检测装置 - Google Patents

Abstract

一种光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，属于光学晶体元件激光损伤阈值检测技术领域。它解决了目前没有专用检测装置来实现光学晶体元件激光损伤阈值的精确测试的问题。它利用控制计算机编程来控制伺服电动机和平板直线电机的运动，使光学晶体元件上起始测试区域处于激光光束路径上，通过竖直微位移工作台和水平微位移工作台调整CCD摄像头与光学晶体元件之间的相对位置，伺服电动机的旋转运动通过滚珠丝杠转化为滚珠丝母的直线运动，滚珠丝母带动丝母滑块上下运动，从而带动L形直线电机支撑板的上下运动，使平板直线电机可以上下调节光学元件夹具体的高度。本发明用于光学晶体元件激光损伤阈值的检测。

Description

光学晶体元件激光损伤阈值检测装置

技术领域

本发明涉及一种光学晶体元件激光损伤阈值检测装置。

背景技术

惯性约束核聚变(Inertial Confinement Fusion，简称ICF)作为解决能源问题的一条重要途径日益受到各国政府的高度重视。ICF装置中的固体激光器在最后阶段需要输出很高能量的光束以实现氘氚靶丸点火，故对制作激光器的各类晶体元件的激光损伤阈值有较高要求。例如，KH₂PO₄(磷酸二氢钾，Potassium Dihydrogen Phosphate，简称：KDP)晶体常被制作成普克尔斯盒或者光学倍频元件而广泛应用于ICF工程中，要求其激光损伤阀值≥15J/cm²。目前，KDP晶体实测的激光损伤阈值远小于其要求值。为了探索提高光学晶体元件激光损伤阈值的方法，经常需要对超精密加工后的光学晶体作激光损伤试验。目前对光学晶体元件激光损伤时的高分辨率观察都是由人工控制、手工操作来实现的，例如，用液体胶粘剂将光学晶体样件固定于一个移动元件上，并且该移动元件由人工来实现位移控制，这种方法存在明显的缺陷：其一，人工控制移动元件在工作台上的运动不能保证晶体表面与激光束垂直，会严重影响激光损伤阈值的测试结果，并且，如果操作出现失误，还易造成高能激光束致残人手；其二，采用人眼直接观察损伤点，分辨率不高，严重地影响到测量结果的准确性，且操作不慎时会使人眼致盲；其三，光学晶体元件与移动元件间的固定采用液体胶粘结的方法不可靠，该元件在移动过程中容易使光学晶体倾倒导致破碎，另外试验后取下晶体也很不方便。因此，设计一套专用检测装置来实现光学晶体元件激光损伤阈值的精确测试是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前没有专用检测装置来实现光学晶体元件激光损伤阈值的精确测试的问题，提供了一种光学晶体元件激光损伤阈值检测装置。

本发明包括水平工作台、电机支撑架、电机联接板、伺服电动机、下轴承组件、联轴器、滚珠丝杠、滚珠丝母、丝母滑块、L形直线电机支撑板、直线导轨、上轴承组件、平板直线电机、光学元件夹具体、两轴运动控制卡、控制计算机、CCD摄像头、L形CCD联接板、CCD支撑架、水平微位移工作台和竖直微位移工作台，

电机支撑架的底端在水平工作台上表面的一侧居中固定，电机支撑架的顶端与电机联接板固定连接，伺服电动机置于电机联接板上，伺服电动机的输出轴穿过电机联接板的中心孔通过联轴器与滚珠丝杠的顶端连接，滚珠丝杠与滚珠丝母相配合形成滚珠丝杠副，滚珠丝母与丝母滑块固定连接，L形直线电机支撑板的一条边作为竖直段与所述滚珠丝杠平行设置，L形直线电机支撑板的另一条边作为水平段与所述水平工作台平行设置，丝母滑块的一侧面与所述L形直线电机支撑板竖直段的外侧面连接，丝母滑块的另一侧面与直线导轨上的导轨滑块的外侧面连接，所述丝母滑块的一侧面与丝母滑块的另一侧面为相对应的两个侧面，直线导轨固定于电机支撑架一个内侧面中段的居中位置，所述电机支撑架的该内侧面上端的居中位置固定上轴承组件，电机支撑架的该内侧面下端的居中位置固定下轴承组件，下轴承组件与滚珠丝杠的下端配合，上轴承组件与滚珠丝杠的上端配合；上轴承组件的下端面与直线导轨的上端面之间、直线导轨的下端面与下轴承组件的上端面之间和下轴承组件的下端面与水平工作台的上表面之间分别设有间隙；

所述L形直线电机支撑板水平段的上表面与平板直线电机的导轨相固定，平板直线电机的载物台上固定光学元件夹具体；

水平工作台的上表面与CCD支撑架下表面滑动配合，CCD支撑架上设置相互垂直固定连接的竖直微位移工作台和水平微位移工作台，L形CCD联接板的一条边作为竖直段与所述滚珠丝杠平行设置，L形CCD联接板的另一条边作为水平段与所述水平工作台平行设置，水平微位移工作台与L形CCD联接板竖直段的外侧面固定连接，L形CCD联接板的水平段上表面放置CCD摄像头；

平板直线电机和伺服电动机的控制信号输入端分别连接两轴运动控制卡的一个控制信号输出端，两轴运动控制卡的两个控制信号输入端分别连接控制计算机的一个控制信号输出端，控制计算机的信号采集输入端连接CCD摄像头的信号采集输出端。

本发明的优点是：

本发明设计了一套光机电组合的测试专用平台来实现光学晶体元件激光损伤阈值的精确测试，它依靠各个组件的精度安全便捷地实现光学晶体元件的可靠夹持、精确移动和损伤点准确观测，并有利于研究人员有效地了解晶体元件内部的损伤过程及其表层质量对损伤阈值大小的影响规律，从而找到进一步提高光学晶体元件激光损伤阈值的加工方法或加工参数。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的俯视结构示意图，图3是下轴承组件的结构示意图，图4是图3的仰视结构示意图，图5是滚珠丝杠、滚珠丝母与丝母滑块的位置关系示意图，图6是图5的A-A剖视图，图7是电机支撑架与直线导轨的连接关系示意图，图8是图7的俯视结构剖视图，图9是上轴承组件的结构示意图，图10是图9的俯视结构示意图，图11是光学元件夹具体的结构示意图，图12是图11的右视结构示意图，图13是水平微位移工作台和竖直微位移工作台的结构示意图，图14是图13的B-B剖视图，图15是图13的仰视结构示意图，图16是图13的右视结构示意图，图17是磷酸二氢钾光学晶体经单点金刚石铣削后表面具有的小尺度波纹与入射光对应关系的一个半周期的物理模型图，图18是不同周期条件下激光入射角对磷酸二氢钾光学晶体相对损伤阈值的影响规律图，图19是不同幅值条件下激光入射角对磷酸二氢钾光学晶体相对损伤阈值的影响规律图，图20是经表面小尺度波纹调制后磷酸二氢钾晶体内部光强分布图，图21磷酸二氢钾晶体激光损伤实验中所观察到的晶体内部损伤规律图，图22是水平工作台下表面的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1、图2、图5-图8和图17-图21来说明本实施方式，本实施方式包括水平工作台1、电机支撑架2、电机联接板3、伺服电动机4、下轴承组件5、联轴器6、滚珠丝杠7、滚珠丝母8、丝母滑块9、L形直线电机支撑板10、直线导轨11、上轴承组件12、平板直线电机13、光学元件夹具体14、两轴运动控制卡15、控制计算机16、CCD摄像头17、L形CCD联接板18、CCD支撑架19、水平微位移工作台20和竖直微位移工作台21，

电机支撑架2的底端在水平工作台1上表面的一侧居中固定，电机支撑架2的顶端与电机联接板3固定连接，伺服电动机4置于电机联接板3上，伺服电动机4的输出轴穿过电机联接板3的中心孔通过联轴器6与滚珠丝杠7的顶端连接，滚珠丝杠7与滚珠丝母8相配合形成滚珠丝杠副，滚珠丝母8与丝母滑块9固定连接，丝母滑块9的一侧面与L形直线电机支撑板10的外侧面连接，丝母滑块9的另一侧面与直线导轨11上的导轨滑块11-1的外侧面连接，直线导轨11固定于电机支撑架2一个内侧面中段的居中位置，所述电机支撑架2一个内侧面上端的居中位置固定上轴承组件12，电机支撑架2一个内侧面下端的居中位置固定下轴承组件5，下轴承组件5与滚珠丝杠7的下端配合，上轴承组件12与滚珠丝杠7的上端配合；上轴承组件12的下端面与直线导轨11的上端面之间、直线导轨11的下端面与下轴承组件5的上端面之间和下轴承组件5的下端面与水平工作台1的上表面之间分别设有间隙；

L形直线电机支撑板10的上表面与平板直线电机13的导轨相固定，平板直线电机13的载物台上固定光学元件夹具体14；

水平工作台1的上表面与CCD支撑架19下表面滑动配合，CCD支撑架19上设置相互垂直固定连接的竖直微位移工作台21和水平微位移工作台20，水平微位移工作台20与L形CCD联接板18的一个侧面板固定连接，L形CCD联接板18的上表面放置CCD摄像头17，CCD摄像头17的光轴与光学元件夹具体14上夹固的光学晶体元件的光轴的相对夹角的范围为0°-15°，使通过CCD摄像头17能够观测到激光在光学元件夹具体14上夹固的光学晶体元件的内部的传播路径；

平板直线电机13和伺服电动机4的控制信号输入端分别连接两轴运动控制卡15的一个控制信号输出端，两轴运动控制卡15的两个控制信号输入端分别连接控制计算机16的一个控制信号输出端，控制计算机16的信号采集输入端连接CCD摄像头17的信号采集输出端。

所述CCD摄像头17采用高分辨率工业CCD(Charge Coupled Device)摄像头，型号可采用DH-SV2000FC/FM；滚珠丝杠7将伺服电动机4的旋转运动转化为滚珠丝母8的直线运动；丝母滑块9的一个侧面与直线导轨11上的导轨滑块11-1的外侧面连接，实现了丝母滑块9沿直线导轨11方向的上下运动；平板直线电机13的导轨利用沉头螺钉固定于L形直线电机支撑板10上；高分辨率工业CCD摄像头17以一个小的偏转角度照摄光学晶体元件的表面，一是可以避免出射激光烧伤镜头，二是可以从侧面观察晶体的损伤过程以及规律；CCD摄像头17的光轴与光学晶体元件的光轴的相对夹角通过CCD支撑架19与水平工作台1的上表面的滑动配合进行手动调节。

工作原理及操作方法：

本发明装置利用控制计算机16编程来控制伺服电动机4和平板直线电机13的运动，使用时，将待测试光学晶体元件23夹固于光学元件夹具体14上，控制计算机16可精确控制光学晶体元件在水平和垂直方向上的位移量，克服了手动控制位移不准确，测试点分布不均匀、不规则的问题，伺服电动机4和平板直线电机13的协调动作也提高了测试工作的效率；专用的光学元件夹具体14能够牢固地夹紧试件，在测试的过程中克服了手动操作不能始终保证激光束垂直照射所测试晶面的缺陷；CCD摄像头17以0°-15°这样一个很小的偏转角照摄测试点，能够监测到激光束在光学晶体元件内部传播过程中晶体的损伤状况，偏转角度的选取因试件厚度不同而不同，以CCD能够清楚观察到损伤过程为宜，其所输出的图像经控制计算机16处理可以清楚地再现晶体前后表面间的损伤过程和损伤规律；同时图像上的其他已测点的损伤形貌还可以再与测试点作对比，以观测能量变化对光学晶体元件激光损伤的影响状况。

使用时，首先搬动水平工作台1至激光发射器前光斑聚焦点位置处，并严格保证激光光束与平板直线电机13的运动方向垂直，当调整垂直之后，对观测装置进行固定，以使激光能够垂直照射被测光学元件。然后将光学晶体元件23装夹在光学元件夹具体14上，光学晶体元件夹紧后，为伺服电动机4、平板直线电机13和高分辨率工业CCD摄像头17接通电源，启动控制计算机16，输入电机控制命令，两电机协调运动，使光学晶体元件上起始测试区域处于激光光束路径上，控制计算机16在此过程中可保证对两电机迅速的准确定位，定位精度高。通过垂直方向上布置的竖直微位移工作台21调整CCD摄像头17的高度，使CCD摄像头17的中心区域与激光束处于同等高度上；手动调整CCD支撑架19在水平工作台1上的位置，确保激光光束穿越光学晶体后的透射光束不会照射在CCD摄像头17上，且能以合适的观测角度观察损伤过程；通过水平方向上布置的水平微位移工作台20精确调整CCD摄像头17与晶体的距离，以使图像清晰；再次微调CCD摄像头17的高度，使待测点基本能处于镜头的中心处。确定测试点横向与纵向的间距，此间距通常取5mm左右，利于测试过程中的热扩散，以保证测试数据的准确性，要确保CCD摄像头17所成的图像的界限中能包括前一个测试点、正在测试的点和下一个测试点，三者状态的对比有助于把握激光能量变化或者不同的表面质量对晶体损伤的影响规律。确定测试顺序并依已确定的间距值进行逐点测试。记录测试数据并存储测试点图像信息。

理论分析：

惯性约束核聚变工程中的各类光学晶体元件均需有较大的能流密度输出值，在测定其激光损伤阈值时，必须使用专用的装夹、观测装置来保证测试结果的准确可靠。以KDP晶体为例，晶体具有各向异性特性，不同晶面及晶向上的理化性质是不同的。测定KDP晶体激光损伤阈值时，务必保证激光束与被测晶面是垂直的，否则会极大地影响测试结果的准确性。在采用基于严格模式理论的傅里叶模方法评价单点金刚石铣削后表面小尺度波纹对KDP晶体激光损伤阈值的影响规律时，我们发现不同的激光入射角所计算得到的晶体激光损伤阈值是不同的。KDP晶体表层小尺度波纹物理模型如图17，入射光波以θ角入射到小尺度波纹表面并通过小尺度波纹。所求空间的电磁场满足麦克斯韦方程组

$\▿\×E=-\frac{\∂B}{\∂t},$ $\▿\×H=J+\frac{\∂D}{\∂t}$

其中：E为电场强度矢量，B为磁感应强度矢量，D为电位移矢量，H为磁场强度矢量，J为电流密度。

小尺度波纹以正弦波来近似，其形貌采用水平多分层结构拟合，然后沿z轴将所求空间分成P₀层，第1、P₀层为入射和基底层，第2～P₀-2层为小尺度波纹层，整个小尺度波纹近场分布问题分解为求解分层的非均匀介质场。将每层的电场强度矢量展开成傅立叶模形式为

E＝exp(ik₀α_mx)[e_xm e_ym e_zm]exp(ik₀γz)

其中k₀为波矢，

为x方向波矢分量，θ为激光入射角度，γ为z方向波矢分量，e_xm、e_ym、e_zm分别为电场本征值，m为傅里叶模编号，整个空间的电场分布为

$E_y^p=\exp \left({\mathrm{ik}}_0\mathrm{\αx}\right)e_{\mathrm{ey}}^p\left\{\exp \right[{\mathrm{ik}}_0{\mathrm{\γ}}^p(z-z^p)]u^p+\exp [{\mathrm{ik}}_0{\mathrm{\γ}}^p(z-z^p)\left]d^p\right\}$

其中

为电场矢量的y向分量，α为波矢x向分量矩阵，z^p代表第p层上界面的z坐标，u^p、d^p为上行波和下行波的各本征模式场的振幅系数，可利用反射透射系数阵(RTCM)递推算法求解。得到整个空间的电磁场分布后，我们就可以得到光学元件内部的光强分布如下式：

$I=\frac{1}{2}\left|\mathrm{Re}\right[E\×H^{*}\left]\right|$

其中I为光强，H^*为磁场强度矢量的共轭量。

假设理想情况下(光学晶体元件表面为理想平面)，光学晶体元件能安全运行的最大激光能量为I₀，定义光学元件的相对激光损伤阈值(Relative laser damage threshold)为：

RT＝I₀/I_max

其中，I_max是经过机械加工表面小尺度波纹的位相调制后，在光学元件内部达到的光强最大值。

数值模拟不同激光入射角θ对相对激光损伤阈值的影响规律，结果见图18和图19，可知：小尺度波纹周期T、幅值a和激光入射角θ都是影响KDP晶体激光损伤阈值的重要因素。实际使用时，KDP光学晶体元件与入射激光束是垂直的，若在测试时不能保证θ角为零，则会使所测得的阈值大于晶体实际阈值。同时，人手控制被测晶体元件的位移也不能保证测试点间隔均匀，从而使晶体受热不均，内应力增加，影响测试结果。因此，采用专用装置保证激光入射角为零以及精确地控制被测光学晶体元件的位移量是非常必要的，它利用控制计算机编程控制两电机运动，进而精确控制被测元件的位移量。

另外，测试所使用的脉冲激光光斑的半径是毫米级的，用裸眼观察判断光学晶体元件是否损伤分辨率不高，且易误判；同时裸眼无法看清晶体前后表面间损伤带的形貌，而该形貌包含重要信息，其对验证理论以及把握超精密加工表面质量对光学晶体损伤阈值的影响规律具有重要意义。在利用傅里叶模方法进行分析时，我们发现小尺度波纹对激光的调制作用会使晶体内部的光强呈现规律性的强弱分布，如图20所示。这使我们可以预言在激光的传播方向上，晶体内部的损伤线不是连续的，而是周期性的。试验结果证实了这一猜测，见图21。由此可见，对损伤点形貌的实时观察是非常必要的，高分辨率的CCD摄像头是可替代人眼的理想观察装置。

本发明以光学元件夹具体14代替现有技术中的胶粘剂固定光学测试元件，装夹更牢固；设定的测试点间隔均匀、分布规律，测试效率高，测试结果准确；显示于控制计算机16上的清晰的放大图像代替了人眼对损伤点的直接观察，分辨率高；CCD摄像头17以一个小的偏转角度照射损伤点，其输出的图像经计算机处理可以清楚地再现激光在晶体内部传播并导致晶体损伤的全过程，有利于研究者把握被测元件厚度方向上的损伤规律；本发明装置操作过程安全，电机代替人工来控制被测元件的位移，避免了操作不慎导致的人手灼伤；人眼不再直接近距离观察损伤点，降低了激光致盲的可能性，本发明作为一种通用测试装置，应用在透明光学元件的激光损伤阈值测试实验中。

具体实施方式二：下面结合图3和图4来说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于所述下轴承组件5由下轴承座5-1、下轴承盖5-2、密封角接触推力球轴承5-3和轴端挡圈5-4组成，

下轴承组件5的下轴承座5-1固定于所述电机支撑架2一个内侧面下端的居中位置，下轴承盖5-2与下轴承座5-1固定连接，密封角接触推力球轴承5-3的内圈通过轴端挡圈5-4与滚珠丝杠7的下端相配合固定，密封角接触推力球轴承5-3的外圈通过下轴承座5-1和下轴承盖5-2配合固定，下轴承组件5的下轴承座5-1的下端面与水平工作台1的上表面之间有间隙，下轴承组件5的下轴承座5-1的上端面与直线导轨11的下端面之间有间隙。其它组成及连接关系与实施方式一相同。

具体实施方式三：下面结合图9和图10来说明本实施方式，本实施方式与实施方式二的不同之处在于所述上轴承组件12由上轴承座12-1、上轴承盖12-2、两个滚珠丝杠专用密封角接触推力球轴承12-3和圆螺母12-4组成，

上轴承组件12的上轴承座12-1固定于所述电机支撑架2一个内侧面上端的居中位置，上轴承座12-1与上轴承盖12-2固定连接，两个滚珠丝杠专用密封角接触推力球轴承12-3相向重叠设置并连接固定，两个滚珠丝杠专用密封角接触推力球轴承12-3的内圈通过滚珠丝杠7与圆螺母12-4配合固定，两个滚珠丝杠专用密封角接触推力球轴承12-3的外圈通过上轴承座12-1和上轴承盖12-2配合固定，上轴承组件12的上轴承盖12-2的下端面与直线导轨11的上端面之间有间隙。其它组成及连接关系与实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与实施方式三的不同之处在于所述下轴承组件5的下轴承座5-1的下端面与水平工作台1的上表面之间和下轴承组件5的下轴承座5-1的上端面与直线导轨11的下端面之间的间隙分别为5mm-10mm。其它组成及连接关系与实施方式三相同。

此处间隙的设置是为了保证在导轨11、下轴承座5-1、上轴承座12-1和水平工作台1相互之间不会由于受到热膨胀的影响，而影响到整体装置的正常工作，能够确保检测精度。

具体实施方式五：本实施方式与实施方式四的不同之处在于所述上轴承组件12的上轴承盖12-2的下端面与直线导轨11的上端面之间的间隙为5mm-10mm。其它组成及连接关系与实施方式四相同。

具体实施方式六：下面结合图2、图11和图12来说明本实施方式，本实施方式与实施方式五的不同之处在于所述光学元件夹具体14由本体14-1、橡胶垫14-2和夹紧螺栓14-3组成，所述本体14-1的居中位置沿平板直线电机13的移动方向开有夹紧槽14-1-1，夹紧槽14-1-1的一侧壁上粘接橡胶垫14-2，夹紧槽14-1-1的另一侧壁有夹紧螺栓14-3穿过，所述夹紧螺栓14-3的端部装有橡胶套14-3-1。其它组成及连接关系与实施方式五相同。

光学晶体元件23装夹时，先将一侧紧靠橡胶垫14-2，另一侧用端部装有橡胶套14-3-1的夹紧螺栓14-3夹紧，保证光学晶体元件安全可靠的夹固，橡胶套14-3-1的设置可防止夹紧螺栓14-3夹紧时损伤光学晶体元件表面或者夹紧力太大导致软脆的光学晶体元件破碎。

具体实施方式七：本实施方式与实施方式六的不同之处在于所述夹紧螺栓14-3为三个，所述三个夹紧螺栓14-3呈等腰三角形的三个顶点式分布并且所形成的等腰三角形的底边呈水平。其它组成及连接关系与实施方式六相同。

光学晶体元件23装夹时，夹紧螺栓14-3的旋紧应先旋紧等腰三角形的底边的两个夹紧螺栓14-3，然后将上端中心处的夹紧螺栓14-3旋紧，保证光学晶体元件的可靠稳定夹固。

具体实施方式八：下面结合图13-图16来说明本实施方式，本实施方式与实施方式七的不同之处在于所述水平微位移工作台20和竖直微位移工作台21分别由L形底座20-1、微位移载物台20-2、驱动轴20-3、旋钮20-4、一对燕尾导轨20-5和端面固定板20-6组成，所述L形底座20-1的一个侧面板与端面固定板20-6之间由一对燕尾导轨20-5连接固定，一对燕尾导轨20-5上滑动配合微位移载物台20-2，微位移载物台20-2连接驱动轴20-3，驱动轴20-3穿过端面固定板20-6和L形底座20-1的一个侧面板，驱动轴20-3的两端分别连接旋钮20-4；

所述CCD支撑架19的上端与竖直微位移工作台21的L形底座20-1的底面板固定连接，竖直微位移工作台21的微位移载物台20-2与水平微位移工作台20的L形底座20-1的底面板固定连接，水平微位移工作台20的微位移载物台20-2与L形CCD联接板18的一个侧面板固定连接。其它组成及连接关系与实施方式七相同。

驱动轴20-3上的精密螺纹需保证能够实现mm级的微量进给，两个微位移工作台垂直联接在一起可实现CCD摄像头17的焦距以及竖直和水平方向上位移的微调；CCD支撑架19的上端与竖直微位移工作台21联接，下端可在水平工作台1上自由移动，可调整CCD摄像头17在水平工作台1上的位置以及最佳的观测角度。

具体实施方式九：下面结合图22来说明本实施方式，本实施方式与实施方式八的不同之处在于所述水平工作台1下表面的一组对边的中心处开有两个豁口1-1，两个豁口1-1的中心线方向与平板直线电机13的移动方向相同。其它组成及连接关系与实施方式八相同。

水平工作台1是一块用来支承所有组件的矩形厚板，其下表面设置的两个豁口1-1，可用于容纳四指，用来方便移动水平工作台1；两个豁口1-1的中心线方向与平板直线电机13的移动方向相同，有利于在移动的过程中保证水平工作台1上所设置的各个组件的平衡。

具体实施方式十：下面结合图1来说明本实施方式，本实施方式与实施方式九的不同之处在于它还包括它还包括防护罩22，所述防护罩22罩于电机支撑架2的外表面。其它组成及连接关系与实施方式九相同。

防护罩22可以防止灰尘落入电机支撑架2内所连接的各个器件上，灰尘会影响装置的正常运行，防护罩22的设置有益于保护装置的正常运行。

Claims (10)

1.一种光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，其特征在于：它包括水平工作台(1)、电机支撑架(2)、电机联接板(3)、伺服电动机(4)、下轴承组件(5)、联轴器(6)、滚珠丝杠(7)、滚珠丝母(8)、丝母滑块(9)、L形直线电机支撑板(10)、直线导轨(11)、上轴承组件(12)、平板直线电机(13)、光学元件夹具体(14)、两轴运动控制卡(15)、控制计算机(16)、CCD摄像头(17)、L形CCD联接板(18)、CCD支撑架(19)、水平微位移工作台(20)和竖直微位移工作台(21)，

电机支撑架(2)的底端在水平工作台(1)上表面的一侧居中固定，电机支撑架(2)的顶端与电机联接板(3)固定连接，伺服电动机(4)置于电机联接板(3)上，伺服电动机(4)的输出轴穿过电机联接板(3)的中心孔通过联轴器(6)与滚珠丝杠(7)的顶端连接，滚珠丝杠(7)与滚珠丝母(8)相配合形成滚珠丝杠副，滚珠丝母(8)与丝母滑块(9)固定连接，L形直线电机支撑板(10)的一条边作为竖直段与所述滚珠丝杠(7)平行设置，L形直线电机支撑板(10)的另一条边作为水平段与所述水平工作台(1)平行设置，丝母滑块(9)的一侧面与所述L形直线电机支撑板(10)竖直段的外侧面连接，丝母滑块(9)的另一侧面与直线导轨(11)上的导轨滑块(11-1)的外侧面连接，所述丝母滑块(9)的一侧面与丝母滑块(9)的另一侧面为相对应的两个侧面，直线导轨(11)固定于电机支撑架(2)一个内侧面中段的居中位置，所述电机支撑架(2)的该内侧面上端的居中位置固定上轴承组件(12)，电机支撑架(2)的该内侧面下端的居中位置固定下轴承组件(5)，下轴承组件(5)与滚珠丝杠(7)的下端配合，上轴承组件(12)与滚珠丝杠(7)的上端配合；上轴承组件(12)的下端面与直线导轨(11)的上端面之间、直线导轨(11)的下端面与下轴承组件(5)的上端面之间和下轴承组件(5)的下端面与水平工作台(1)的上表面之间分别设有间隙；

所述L形直线电机支撑板(10)水平段的上表面与平板直线电机(13)的导轨相固定，平板直线电机(13)的载物台上固定光学元件夹具体(14)；

水平工作台(1)的上表面与CCD支撑架(19)下表面滑动配合，CCD支撑架(19)上设置相互垂直固定连接的竖直微位移工作台(21)和水平微位移工作台(20)，L形CCD联接板(18)的一条边作为竖直段与所述滚珠丝杠(7)平行设置，L形CCD联接板(18)的另一条边作为水平段与所述水平工作台(1)平行设置，水平微位移工作台(20)与L形CCD联接板(18)竖直段的外侧面固定连接，L形CCD联接板(18)的水平段上表面放置CCD摄像头(17)；

平板直线电机(13)和伺服电动机(4)的控制信号输入端分别连接两轴运动控制卡(15)的一个控制信号输出端，两轴运动控制卡(15)的两个控制信号输入端分别连接控制计算机(16)的一个控制信号输出端，控制计算机(16)的信号采集输入端连接CCD摄像头(17)的信号采集输出端。

2.根据权利要求1所述的光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，其特征在于：所述下轴承组件(5)由下轴承座(5-1)、下轴承盖(5-2)、密封角接触推力球轴承(5-3)和轴端挡圈(5-4)组成，

下轴承组件(5)的下轴承座(5-1)固定于所述电机支撑架(2)的所述内侧面下端的居中位置，下轴承盖(5-2)与下轴承座(5-1)固定连接，密封角接触推力球轴承(5-3)的内圈通过轴端挡圈(5-4)与滚珠丝杠(7)的下端相配合固定，密封角接触推力球轴承(5-3)的外圈通过下轴承座(5-1)和下轴承盖(5-2)配合固定，下轴承组件(5)的下轴承座(5-1)的下端面与水平工作台(1)的上表面之间有间隙，下轴承组件(5)的下轴承座(5-1)的上端面与直线导轨(11)的下端面之间有间隙。

3.根据权利要求2所述的光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，其特征在于：所述上轴承组件(12)由上轴承座(12-1)、上轴承盖(12-2)、两个滚珠丝杠专用密封角接触推力球轴承(12-3)和圆螺母(12-4)组成，

上轴承组件(12)的上轴承座(12-1)固定于所述电机支撑架(2)所述内侧面上端的居中位置，上轴承座(12-1)与上轴承盖(12-2)固定连接，两个滚珠丝杠专用密封角接触推力球轴承(12-3)相向重叠设置并连接固定，两个滚珠丝杠专用密封角接触推力球轴承(12-3)的内圈通过滚珠丝杠(7)与圆螺母(12-4)配合固定，两个滚珠丝杠专用密封角接触推力球轴承(12-3)的外圈通过上轴承座(12-1)和上轴承盖(12-2)配合固定，上轴承组件(12)的上轴承盖(12-2)的下端面与直线导轨(11)的上端面之间有间隙。

4.根据权利要求3所述的光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，其特征在于：所述下轴承组件(5)的下轴承座(5-1)的下端面与水平工作台(1)的上表面之间和下轴承组件(5)的下轴承座(5-1)的上端面与直线导轨(11)的下端面之间的间隙分别为5mm-10mm。

5.根据权利要求4所述的光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，其特征在于：所述上轴承组件(12)的上轴承盖(12-2)的下端面与直线导轨(11)的上端面之间的间隙为5mm-10mm。

6.根据权利要求5所述的光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，其特征在于：所述光学元件夹具体(14)由本体(14-1)、橡胶垫(14-2)和夹紧螺栓(14-3)组成，所述本体(14-1)的居中位置沿平板直线电机(13)的水平移动方向开有夹紧槽(14-1-1)，夹紧槽(14-1-1)的一侧壁上粘接橡胶垫(14-2)，夹紧槽(14-1-1)的另一侧壁有夹紧螺栓(14-3)穿过，所述夹紧槽(14-1-1)的一侧壁与夹紧槽(14-1-1)的另一侧壁为相对应的两个侧壁，所述夹紧螺栓(14-3)的端部装有橡胶套(14-3-1)。

7.根据权利要求6所述的光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，其特征在于：所述夹紧螺栓(14-3)为三个，所述三个夹紧螺栓(14-3)呈等腰三角形的三个顶点式分布并且所形成的等腰三角形的底边呈水平。

8.根据权利要求7所述的光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，其特征在于：所述水平微位移工作台(20)和竖直微位移工作台(21)分别由L形底座(20-1)、微位移载物台(20-2)、驱动轴(20-3)、旋钮(20-4)、一对燕尾导轨(20-5)和端面固定板(20-6)组成，所述L形底座(20-1)的一个侧面板与端面固定板(20-6)之间由一对燕尾导轨(20-5)连接固定，一对燕尾导轨(20-5)上滑动配合微位移载物台(20-2)，微位移载物台(20-2)连接驱动轴(20-3)，驱动轴(20-3)穿过端面固定板(20-6)和L形底座(20-1)的一个侧面板，驱动轴(20-3)的两端分别连接旋钮(20-4)；

所述CCD支撑架(19)的上端与竖直微位移工作台(21)的L形底座(20-1)的底面板固定连接，竖直微位移工作台(21)的微位移载物台(20-2)与水平微位移工作台(20)的L形底座(20-1)的底面板固定连接，水平微位移工作台(20)的微位移载物台(20-2)与L形CCD联接板(18)的一个侧面板固定连接。

9.根据权利要求8所述的光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，其特征在于：所述水平工作台(1)下表面的一组对边的中心处开有两个豁口(1-1)，两个豁口(1-1)的中心线方向与平板直线电机(13)的水平移动方向相同。

10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，其特征在于：它还包括防护罩(22)，所述防护罩(22)罩于电机支撑架(2)的外表面。

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