CN108287061A - 一种激光光学元件寿命检测和寿命概率测试方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光光学元件寿命检测和寿命概率测试方法及系统，旨在解决现有技术中的大口径光学器件寿命测试由于套用现有寿命测试方法而引起的测试结果置信度低与适用性低的问题，解决传统大口径光学器件损伤特性评价参数无法直接应用于光学系统可靠性评价的问题；本发明使用激光连续辐照通大口径光学器件，直至光学器件发生不可逆损伤，记录累计发次或累计时间；统计不同发次或时间对应的寿命概率；以发次或时间为自变量，对应的寿命概率为因变量，使用威布尔分布对函数进行数据拟合，获得大口径光学器件在特定激光参数作用下的寿命概率函数；获得更可靠的大口径光学器件的使用寿命；本发明适用于测试大口径光学元件的寿命。

Description

一种激光光学元件寿命检测和寿命概率测试方法及系统
技术领域
本发明涉及光学元件寿命检测领域，具体涉及一种激光光学元件寿命检测和寿命概率测试方法及系统。
背景技术
激光光学元件在激光尤其是高功率/高能激光作用下会发生激光诱导损伤，现有的评价指标之一是概率损伤阈值，参考在先技术1，ISO 21254(part1～part4)，Lasers andlaser-related equipment–Test methods for laser-induced damage threshold有相关说明，其认为光学元件在损伤阈值下不会发生损伤；评价指标之二是损伤增长因子，参考在先技术2，Zhi M.Liao，*B.Raymond，J.Gaylord，R.Fallejo，J.Bude，and P.Wegner，“Damagemodeling and statistical analysis of optics damage pertableance in MJ-classlaser systems”，[J].OPTICS EXPRESS Vol.22，No.23(2014))；它的寿命定义为损伤尺度增大到可接受的上限前所承受的发次，但是这并不适合一般的光学器件；ISO推荐的做法是对激光器整体进行测试(参见在先技术3，ISO 17526，Optics and optical instruments—Lasers and laser-related equipment—Lifetime of lasers)。但是，对于巨型激光器而言，这是不现实也是不经济的。
激光光学元件在小于其损伤阈值的激光通量下可以承载的激光发次/时间或激光辐照时间是光学元件除光学特征参数、损伤特征参数外一项重要参数，在评价激光器性能、激光系统可靠性方面具有重要意义。长久以来，由于光学元件自身对于高功率激光响应的差异性，使得评价光学元件激光损伤阈值本身就是一件困难的事情，激光光学元件寿命评价方法更是相较于其他光学元件抗激光损伤的测试方法很少。
产品的寿命测试一般是在使用条件下进行寿命测试的，即使是一般加速测试，加速测试参数(如温度、电流强度等)也是可以直接或简单提高的。如果光学元件寿命测试过程中在特定通量下测试口径和通光口径一致，那么测试结果就与常规产品寿命测试一致。但是由于光学元件作为激光器的一部分，不提高包括电源、放大介质等其他组件性能而输出更高的通量从而达到更高通量下光学元件寿命测试目的，这一般是做不到的。
为了准确测试元件在不同通量下的损伤特性参数或者寿命，通常是对测试用的激光进行缩束，通过缩小辐照面积的方式提高激光通量(能量或功率密度)，因此，测试一片大口径(通光口径远大于测试光斑口径)元件通常是使用聚焦后的小光斑进行测试。当测试光斑很小时，由于遇到阈值比较低的区域或者寿命比较低的区域可能性很小，一致性会比较好，会出现是均匀分布的假象。但是，由于光学器件在高通量下，即使是10um的区域发生损伤，在后续激光作用下损伤区域也会迅速增长造成使得整块光学器件报废，因此对于大口径光学元件的寿命测试，那些概率很小的测试结果也不能忽略。如果在大口径光学器件寿命测试过程中仍然采用这种均匀分布假设前提的测试方法，测试结果就会出现较大的偏差。
为了能够使得激光光学元件可以作为激光装置单元，使用经典可靠性理论进行激光系统的可靠性分析与预计，本发明专利提出了一种激光光学元件寿命检测和寿命概率测试方法及系统，利用该方法对激光光学元件进行测试，测试结果可以将激光光学元件作为激光装置单元，使用经典可靠性理论对激光装置整体进行寿命可靠性分析和预计。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中的旨在解决现有技术中的大口径光学器件寿命测试由于套用传统一般产品寿命测试方法而引起的测试结果置信度低与适用性低的问题，解决传统大口径光学器件损伤特性评价参数无法直接应用于光学系统可靠性评价的问题，本发明提供了一种激光光学元件寿命检测和寿命概率测试方法及系统。
本发明采用的技术方案如下：
一种激光光学元件寿命概率测试方法，包括以下步骤：
步骤1：使用设定激光参数下的激光连续辐照光学元件直至光学元件发生不可逆损伤的时候，记录激光辐照发次或激光辐照时间；
步骤2：对光学元件的后续测试点重复步骤1的测试，直到测试点个数满足统计概率分布；
步骤3：分别统计小于等于设定激光辐照发次或激光辐照时间的测试点中的损伤点数，计算该激光辐照发次或激光辐照时间对应的寿命概率；
所述步骤3中的寿命概率为：损伤点数/测试点总数；
步骤4：以激光辐照发次或激光辐照时间为自变量，以对应的寿命概率为因变量获得函数离散数值曲线，使用威布尔分布对函数进行数据拟合获得光学元件特定激光参数下的寿命概率函数。
具体地，步骤4为：
根据广义极值理论(General Extreme Value Theory)，当测试数据量足够大时，无论测试点的寿命概率分布为何分布，其最小值(式(1)、(2))、最大值(式(3)、(4))的概率分布为广义极值分布；
Tmin＝min{τ1,....τn} (1)
P(Tmin)＝P(min{τ1,....τn}≥x)＝g(x) (2)
Pmax＝max{τ1,....τn} (3)
根据广义极值理论，g(x)与G(x)的关系如式(5)所示。
g(ax-b)＝1-G(-x) (5)
G(x)的形式有且只有以下三种形式(式(6))：
根据激光光学元件的抗激光损伤特性，当激光强度达到一定功率密度或通量时，光学元件必然发生损伤，因此，概率分布取g3(x)与G3(x)。因实际测试过程中，光学元件在固定激光参数激光作用下，在特定发次/时间下发生损伤，因此，统计的概率可以按式(4)表示，故激光光学元件寿命概率分布为G3(x)，x＝(T-b)/a，进而获得寿命概率函数拟合公式为：
P为光学元件测试样品在特定激光参数下的寿命概率；T为光学元件测试样品在设定激光参数下的激光辐照发次或激光辐照时间，a、b、γ为待拟合参数，a是函数曲线的尺度参数，b是函数曲线的位置参数，γ是形状参数。
本发明还提供了一种激光光学元件寿命检测方法，包括以下步骤：
步骤1：获得光学元件特定激光参数下的寿命概率函数拟合公式；
步骤2：使用设定激光参数下的激光连续辐照光学元件直至光学元件发生不可逆损伤的时候，记录激光辐照发次或激光辐照时间；
步骤3：将激光辐照发次或激光辐照时间输入至光学元件特定激光参数下的寿命概率函数拟合公式中，获得光学元件的寿命及能量密度、激光辐照发次或激光辐照时间、激光近场分布和激光时间分布。
一种激光光学元件寿命检测和寿命概率测试系统，包括激光光源处理发射模块和光学元件测试样品、计数器、损伤诊断模块、位移辅助模块、损伤能量联锁装置、能量控制模块、计算机控制系统和能量吸收装置，所述光学元件测试样品设置在位移辅助模块上；
所述位移辅助模块，对光学元件测试样品的位置进行调整；
所述激光光源处理发射模块，发射特定激光参数的激光用于照射光学元件测试样品；
所述损伤诊断模块，探测光学元件测试样品的损伤程度，探测到光学元件测试样品发生不可逆损伤的时候发出损伤信号；
所述损伤能量联锁装置，接收损伤诊断模块所发送的损伤信号并发出触发信号；
所述能量控制模块，接收损伤能量联锁装置发送的触发信号并关闭激光光源处理发射模块；
所述计数器，接收损伤能量联锁装置所发送的触发信号并停止计数；
所述计算机控制系统，接收计数器所发送的光辐照发次或激光辐照时间并输出寿命检测结果。
上述方案中，具体地，所述激光光源处理发射模块包括激光光源、光束偏振控制模块、激光参数诊断模块和聚焦模块；
所述激光光源，发射激光；
所述光束偏振控制模块，调整激光光源所发射的激光的偏振态；
所述能量控制模块，接收光束偏振控制模块所输出的调整后激光；
所述激光参数诊断模块，接收能量控制模块所控制输出的激光；
所述聚焦模块，接收激光参数诊断模块所诊断输出后的激光并聚焦输出照射到光学元件测试样品上。
上述方案中，具体地，还包括用于吸收照射光学元件测试样品之后的剩余激光的能量吸收装置。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明通过采集激光辐照发次或激光辐照时间而并未现有的有限激光脉冲或时间作用下的损伤阈值或损伤增长因子，更加符合光学器件的实际使用需求，进而获得光学元件的使用寿命更可靠；
2.本发明的测试方法相对更简单，采用大量实验与理论的相结合获得，并非单纯的理论推导，具有更高的准确性以及广泛的适用性；
3.本发明中提出了大口径激光光学器件在测试光斑远小于通光口径的激光照射下，其寿命测试结果呈现概率分布，克服了现有技术认为大口径光学器件在测试光斑远小于通光口径的同一激光参数激光照射下，寿命测试结果呈均匀分布的技术偏见，其相对于现有的均匀分布的计算方式结果具有更高的置信度和实用性；
4.本发明提出了一种新的适用于大口径光学器件的寿命测试的标准，测试大口径光学器件的寿命测试，提高了整个光学系统的寿命评价的可靠性，解决了大口径光学器件寿命概率评价的难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明寿命概率测试方法流程图；
图2是本发明寿命测试系统的原理图；
附图标记：
1-激光光源；2-光束偏振控制模块；3-能量控制模块；4-激光参数诊断模块；5-聚焦模块；6-计数器；7-光学元件测试样品；8-损伤诊断模块；9-位移辅助模块；10-损失能量联锁装置；11-计算机控制模块；12-能量吸收装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种激光光学元件寿命概率测试方法，包括以下步骤：
步骤1：使用设定激光参数下的激光连续辐照光学元件直至光学元件发生不可逆损伤的时候，记录激光辐照发次或激光辐照时间；
步骤2：对后续测试点重复步骤1的测试，直到测试点个数满足统计概率分布；
步骤3：分别统计小于等于设定激光辐照发次或激光辐照时间的测试点中的损伤点数为损伤点数，计算该激光辐照发次或激光辐照时间对应的寿命概率；
所述步骤3中的寿命概率为：损伤点数/测试点总数；
步骤4：以激光辐照发次或激光辐照时间为自变量，以对应的寿命概率为因变量获得函数离散数值曲线，使用威布尔分布对函数进行数据拟合获得光学元件特定激光参数下的寿命概率函数。
具体地，步骤4为：
根据广义极值理论(General Extreme Value Theory)，当测试数据量足够大时，无论测试点的寿命概率分布为何分布，其最小值(式(1)、(2))、最大值(式(3)、(4))的概率分布为广义极值分布；
Tmin＝min{τ1,....τn} (1)
P(Tmin)＝P(min{τ1,....τn}≥x)＝g(x) (2)
Pmax＝max{τ1,....τn} (3)
根据广义极值理论，g(x)与G(x)的关系如式(5)所示。
g(ax-b)＝1-G(-x) (5)
G(x)的形式有且只有以下三种形式(式(6))：
根据激光光学元件的抗激光损伤特性，当激光强度达到一定功率密度或通量时，光学元件必然发生损伤，因此，概率分布取g3(x)与G3(x)。因实际测试过程中，光学元件在固定激光参数激光作用下，在特定发次/时间下发生损伤，因此，统计的概率可以按式(4)表示，故激光光学元件寿命概率分布为G3(x)，x＝(T-b)/a，进而获得寿命概率函数拟合公式为：
P为光学元件测试样品在特定激光参数下的寿命概率；T为光学元件测试样品在设定激光参数下的激光辐照发次或激光辐照时间，a、b、γ为待拟合参数，a是函数曲线的尺度参数，b是函数曲线的位置参数。
本发明还提供了一种激光光学元件寿命检测方法，包括以下步骤：
步骤1：使用设定激光参数下的激光连续辐照光学元件直至光学元件发生不可逆损伤的时候，记录激光辐照发次或激光辐照时间；
步骤2：将激光辐照发次或激光辐照时间输入至光学元件特定激光参数下的寿命概率函数拟合公式中，获得光学元件的寿命及能量密度、激光辐照发次或激光辐照时间、激光近场分布和激光时间分布。
一种激光光学元件寿命检测和寿命概率测试系统，包括激光光源1处理发射模块和光学元件测试样品7、计数器6、损伤诊断模块8、位移辅助模块9、损伤能量联锁装置10、能量控制模块3、计算机控制模块11和能量吸收装置12，所述光学元件测试样品7设置在位移辅助模块9上；
所述位移辅助模块9，对光学元件测试样品7的位置进行调整；
所述激光光源1处理发射模块，发射特定激光参数的激光用于照射光学元件测试样品7；
所述损伤诊断模块8，探测光学元件测试样品7的损伤程度，探测到光学元件测试样品7发生不可逆损伤的时候发出损伤信号；
所述损伤能量联锁装置10，接收损伤诊断模块8所发送的损伤信号并发出触发信号；
所述能量控制模块3，接收损伤能量联锁装置10发送的触发信号并关闭激光光源1处理发射模块；
所述计数器6，接收损伤能量联锁装置10所发送的触发信号并停止计数；
所述计算机控制模块11，接收计数器6所发送的光辐照发次或激光辐照时间并输出寿命检测结果。
具体地，所述激光光源处理发射模块包括激光光源1、光束偏振控制模块2、激光参数诊断模块4和聚焦模块5；
所述激光光源1，发射激光；
所述光束偏振控制模块2，调整激光光源1所发射的激光的偏振态；
所述能量控制模块3，接收光束偏振控制模块2所输出的调整后激光；
所述激光参数诊断模块4，接收能量控制模块3所控制输出的激光；
所述聚焦模块5，接收激光参数诊断模块4所诊断输出后的激光并聚焦输出照射到光学元件测试样品7上。
具体地，还包括用于吸收照射光学元件测试样品7之后的剩余激光的能量吸收装置12。
实施例一
在上述内容的基础上，本实施例结合附图1和附图2对本发明进行详细的说明：
本实施采用的激光元件的使用寿命测试系统主要包括：包括激光光源处理发射模块和光学元件测试样品7、计数器6、损伤诊断模块8、位移辅助模块9、损伤能量联锁装置10、能量控制模块3、计算机控制模块11和能量吸收装置12，
所述激光光源处理发射模块包括激光光源1、光束偏振控制模块2、激光参数诊断模块4和聚焦模块5；所述光学元件测试样品7设置在位移辅助模块9上；
利用该系统进行使用寿命概率测试方法的具体步骤为：
步骤1：利用激光光源处理发射模块处理得到激光参数符合测试需求的激光，并利用该激光连续对光学元件测试样品7辐照直到光学元件测试样品7的测试点发生不可逆损伤的时候，损伤诊断模块8会探测到光学元件测试样品7的损伤，损伤能量联锁装置10触发，能量控制模块3控制切断激光，计数器6停止计数，计数器6此时将记录到的激光辐照发次或激光辐照时间发送到计算机控制模块11；
步骤2：当第一个点采集完之后，位移辅助模块9自动移动到光学元件测试样品7的下一个测试点，然后继续重复步骤1的，此时会获取得到第二测试点达到不可逆损伤的激光辐照发次或激光辐照时间，然后继续重复测试第三个点，直到测试的点满足统计概率分布，完成测试；
步骤3：统计小于或等于设定激光辐照发次或激光辐照时间的损伤点的个数，计算该设定激光辐照发次或激光辐照时间下的损伤概率(也就是本文中提到的寿命概率)；
进一步地对步骤1-3进行说明：比如以特定的激光参数(激光通量10J/cm2)对光学元件测试样品7进行了100个样品点的测试，测试的每个点由于内部差异在激光通量10J/cm2的照射下的损伤程度不一定一致，但是会照射直到每一个点都发生不可逆的损伤为止，此时计数器会记录每个点不可逆损伤时候的激光辐照发次或激光辐照时间，比如设定设定激光辐照发次为1，那么将统计100个点中发次为1就发生不可逆损伤的点有多少，统计出来有1个，那么我们得到激光辐照发次为1的寿命概率为1/100＝1％，然后再统计激光辐照发次为2的点，获得辐照发次为2的寿命概率，依次类推；最后以发次为横坐标，寿命概率为纵坐标进行函数拟合，得到威布尔分布；
步骤4：以激光辐照发次或激光辐照时间为自变量，每个自变量对应的寿命概率的函数绘制函数离散数值曲线，再使用威布尔分布对函数进行数据拟合得到寿命概率函数拟合公式；
具体地，步骤4为：
根据广义极值理论(General Extreme Value Theory)，当测试数据量足够大时，无论测试点的寿命概率分布为何分布，其最小值(式(1)、(2))、最大值(式(3)、(4))的概率分布为广义极值分布；
Tmin＝min{τ1,....τn} (1)
P(Tmin)＝P(min{τ1,....τn}≥x)＝g(x) (2)
Pmax＝max{τ1,....τn} (3)
根据广义极值理论，g(x)与G(x)的关系如式(5)所示。
g(ax-b)＝1-G(-x) (5)
G(x)的形式有且只有以下三种形式(式(6))：
根据激光光学元件的抗激光损伤特性，当激光强度达到一定功率密度或通量时，光学元件必然发生损伤，因此，概率分布取g3(x)与G3(x)，因实际测试过程中，光学元件在固定激光参数激光作用下，在特定发次/时间下发生损伤，因此，统计的概率可以按式(4)表示，故激光光学元件寿命概率分布为G3(x)，x＝(T-b)/a，进而获得寿命概率函数拟合公式为：
P为光学元件测试样品在特定激光参数下的寿命概率；T为光学元件测试样品在设定激光参数下的激光辐照发次或激光辐照时间，a、b、γ为待拟合参数，a是函数曲线的尺度参数，b是函数曲线的位置参数，γ是形状参数；
利用该系统进行使用寿命检测方法的具体步骤为：
步骤1：利用激光光源处理发射模块处理得到激光参数符合测试需求的激光，并利用该激光连续对光学元件测试样品7辐照直到光学元件测试样品7的测试点发生不可逆损伤的时候，损伤诊断模块8会探测到光学元件测试样品7的损伤，损伤能量联锁装置10触发，能量控制模块3控制切断激光，计数器6停止计数，计数器6此时将记录到的激光辐照发次或激光辐照时间发送到计算机控制模块11；
步骤2：计算机控制模块11自动检测出光学元件的寿命及能量密度、激光辐照发次或激光辐照时间、激光近场分布和激光时间分布；
其中计算机控制模块11中存储有光学元件特定激光参数下的寿命概率函数拟合公式；
同时经过实验发现，即使是照射光斑很小，当测试点数目足够多，其结果一定符合极值分布曲线，只是曲线尺度参数的大小不同，因此，当光斑稍大一点，如直径1mm，我的测试结果是在10J/cm2的通量下，光学元件损伤时的发次从1发到4380几发不等，几乎没有重样的，通过极限条件下的拟合，发现光学元件是服从指数衰减的规律的，这也与本发明中的结果相一致。
其中上述实施例中的T是指的是光学元件测试样品在设定激光参数下的激光辐照发次或激光辐照时间，换言之，即自变量可以是激光辐照发次也就是指激光发次脉冲的累积个数，也是光学元件被辐照的次数；自变量也可以是激光辐照时间即激光对该测试点的照射时间，其中上述内容中部分将激光辐照发次或激光辐照时间简写成发次/时间；
其中附图中的连接关系代表的可能是间接的连接关系，并不一定指的是机械上的或者电学上直接连接关系，具体应当以文字的内容来理解相互之间的关系；
其中上述的光学元件测试样品通常采用测试样片的形式进行测试；
其中上述的光学元件主要是指的是激光类的光学元件，尤其是大口径的光学器件；
其中上述的设定激光参数下的激光主要是指的是符合要求的激光，但是具体什么要求依据实际需要的数据进行决定。
其中上述的测试点均是同一样片的不同位置区域，为了避免测试用激光器发生损伤，光学器件(熔石英材料、K9材料、晶体、钕玻璃等材料)的激光诱导损伤测试通常是缩束测试的，即测试的面积会远远小于光学器件的通光口径，所以需要测试多个区域或者抽样多个区域，通过这些区域来代表整片光学器件，这些区域都在同一块光学器件上。
光学器件的抗激光损伤的能力根据理论和实际的测试结果，当测试用的光斑很小且测试数目足够多的时候，其通量和损伤概率的关系是韦布尔分布，即在一个较低的通量下测试了很多区域，可能只有一个或两个区域坏，因此，如果需要测试到100％损伤，就需要将激光束缩束到很小的测试光斑，就会产生上面的测试区域的面积远远小于通光口径的现象。
其中上述的测试点应当至少满足概率分布，根据广义极值理论，足够多的测试区域才能应用广义极值理论来分析，因此需要足够多的测试点，越多的测试点，则每一个发次所对应的寿命概率越精确，因此，寿命概率曲线置信度越高；
其中上述的测试系统的结构并不限于本实施例中所列举的，本领域技术人员采用等同替换等实现本发明，也应当在本发明的保护范围内。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种激光光学元件寿命概率测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：使用设定激光参数下的激光连续辐照光学元件直至光学元件发生不可逆损伤的时候，记录激光辐照发次或激光辐照时间；
步骤2：对光学元件的后续测试点重复步骤1的测试，直到测试点个数满足统计概率分布；
步骤3：分别统计小于等于设定激光辐照发次或激光辐照时间的测试点中的损伤点数，计算该激光辐照发次或激光辐照时间对应的寿命概率；
步骤4：以激光辐照发次或激光辐照时间为自变量，以对应的寿命概率为因变量获得函数离散数值曲线，使用威布尔分布对函数进行数据拟合获得光学元件特定激光参数下的寿命概率函数。
2.如权利要求1所述的一种激光光学元件寿命概率测试方法，其特征在于，所述步骤3中的寿命概率为：损伤点数/测试点总数。
3.如权利要求1所述的一种激光光学元件寿命概率测试方法，其特征在于，所述步骤4中的寿命概率函数拟合公式为：
P为光学元件测试样品在特定激光参数下的寿命概率；T为光学元件测试样品在设定激光参数下的激光辐照发次或激光辐照时间，a、b、γ为待拟合参数；a是函数曲线的尺度参数，b是函数曲线的位置参数，γ是形状参数。
4.一种激光光学元件寿命检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获得光学元件在特定激光参数和特定环境参数下的寿命概率函数拟合公式；
步骤2：使用设定激光参数下的激光连续辐照光学元件直至光学元件发生不可逆损伤的时候，记录激光辐照发次或激光辐照时间；
步骤3：将激光辐照发次或激光辐照时间输入至光学元件特定激光参数下的寿命概率函数拟合公式中，获得光学元件的不同寿命概率下的寿命结果。
5.一种激光光学元件寿命检测和寿命概率测试系统，其特征在于，包括激光光源处理发射模块和光学元件测试样品(7)、计数器(6)、损伤诊断模块(8)、位移辅助模块(9)、损伤能量联锁装置(10)、能量控制模块(3)、计算机控制模块(11)和能量吸收装置(12)，所述光学元件测试样品(7)设置在位移辅助模块(9)上；
所述位移辅助模块(9)，对光学元件测试样品(7)的位置进行调整；
所述激光光源处理发射模块，发射特定激光参数的激光用于照射光学元件测试样品(7)；
所述损伤诊断模块(8)，探测光学元件测试样品(7)的损伤程度，探测到光学元件测试样品(7)发生不可逆损伤的时候发出损伤信号；
所述损伤能量联锁装置(10)，接收损伤诊断模块(8)所发送的损伤信号并发出触发信号；
所述能量控制模块(3)，接收损伤能量联锁装置(10)发送的触发信号并关闭激光光源(1)处理发射模块；
所述计数器(6)，接收损伤能量联锁装置(10)所发送的触发信号并停止计数；
所述计算机控制模块(11)，接收计数器(6)所发送的光辐照发次或激光辐照时间并输出寿命检测结果。
6.如权利要求5所述的一种激光光学元件寿命检测和寿命概率测试系统，其特征在于，所述激光光源处理发射模块包括激光光源(1)、光束偏振控制模块(2)、激光参数诊断模块(4)和聚焦模块(5)；
所述激光光源(1)，发射激光；
所述光束偏振控制模块(2)，调整激光光源(1)所发射的激光的偏振态；
所述能量控制模块(3)，接收光束偏振控制模块(2)所输出的调整后激光；
所述激光参数诊断模块(4)，接收能量控制模块(3)所控制输出的激光；
所述聚焦模块(5)，接收激光参数诊断模块(4)所诊断输出后的激光并聚焦输出照射到光学元件测试样品(7)上。
7.如权利要求5所述的一种激光光学元件寿命检测和寿命概率测试系统，其特征在于，还包括用于吸收照射光学元件测试样品(7)之后的剩余激光的能量吸收装置(12)。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110174245A (zh) * 2019-06-20 2019-08-27 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置和测试方法
CN111208057A (zh) * 2020-01-20 2020-05-29 大族激光科技产业集团股份有限公司 耐光性检测方法
CN114324329A (zh) * 2021-12-23 2022-04-12 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 光学元件强激光损伤特性的无损检测与评价方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101165474A (zh) * 2006-10-16 2008-04-23 中国科学院福建物质结构研究所 一种非线性晶体激光损伤阈值的测量方法
CN102564734A (zh) * 2011-03-15 2012-07-11 北京国科世纪激光技术有限公司 激光损伤阈值自动测试装置及测试方法
CN102608019A (zh) * 2012-03-23 2012-07-25 中国矿业大学 高温环境下激光辐照光学薄膜损伤阈值测量装置和方法
CN104101486A (zh) * 2014-07-16 2014-10-15 中国科学院上海光学精密机械研究所 双光束延迟激光损伤测试系统
CN106768889A (zh) * 2016-12-19 2017-05-31 中北大学 一种真空环境下光学薄膜激光损伤阈值测试装置及方法
CN107063641A (zh) * 2017-01-16 2017-08-18 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种无损评价光学元件损伤性能的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101165474A (zh) * 2006-10-16 2008-04-23 中国科学院福建物质结构研究所 一种非线性晶体激光损伤阈值的测量方法
CN102564734A (zh) * 2011-03-15 2012-07-11 北京国科世纪激光技术有限公司 激光损伤阈值自动测试装置及测试方法
CN102608019A (zh) * 2012-03-23 2012-07-25 中国矿业大学 高温环境下激光辐照光学薄膜损伤阈值测量装置和方法
CN104101486A (zh) * 2014-07-16 2014-10-15 中国科学院上海光学精密机械研究所 双光束延迟激光损伤测试系统
CN106768889A (zh) * 2016-12-19 2017-05-31 中北大学 一种真空环境下光学薄膜激光损伤阈值测试装置及方法
CN107063641A (zh) * 2017-01-16 2017-08-18 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种无损评价光学元件损伤性能的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
丁东发等: "光纤陀螺仪及光学元器件寿命评估方法研究", 《 提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集（下册）》 *
吴戈等: "曲线拟合法求参数及韦布尔分布的任意点计算公式", 《山东矿业学院学报》 *
孟令强等: "基于光散射及灰度值作为判据的光学薄膜激光损伤阈值测量系统", 《光学仪器》 *
胡建平等: "光学元件的激光损伤阈值测量", 《红外与激光工程》 *
黄晚晴: "大口径熔石英元件表面激光损伤特性研", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110174245A (zh) * 2019-06-20 2019-08-27 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置和测试方法
CN110174245B (zh) * 2019-06-20 2024-02-09 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置和测试方法
CN111208057A (zh) * 2020-01-20 2020-05-29 大族激光科技产业集团股份有限公司 耐光性检测方法
CN111208057B (zh) * 2020-01-20 2023-04-07 大族激光科技产业集团股份有限公司 耐光性检测方法
CN114324329A (zh) * 2021-12-23 2022-04-12 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 光学元件强激光损伤特性的无损检测与评价方法
CN114324329B (zh) * 2021-12-23 2023-10-31 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 光学元件强激光损伤特性的无损检测与评价方法

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