CN109270083A - 一种基于光参量放大的光学元件损伤检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光参量放大的光学元件损伤检测装置。泵浦光经延迟系统后垂直入射于非线性晶体；信号光垂直入射到被测样品，在被测样品后表面损伤点处发生散射，正透镜Ⅰ对被测样品成像并将散射光变为平行光，入射到非线性晶体内与泵浦光进行光参量放大，产生放大信号；放大信号经正透镜Ⅱ进入接收CCD，从而获得被测元件的损伤信息。本发明的基于光参量放大的光学元件损伤检测装置提高了损伤检测尺寸，具有成本低、结构简单，调节方便的优点。

Description

一种基于光参量放大的光学元件损伤检测装置
技术领域
本发明属于光学元件损伤检测技术领域，具体涉及一种基于光参量放大的光学元件损伤检测装置。
背景技术
传统的大型高功率固体激光装置紫外段光学元件损伤检测技术基于暗场成像原理，该技术可以直观、完整地反映出大口径光学元件表面损伤点大小、分布等情况。中国专利文献库公开的名称为《大口径光学元件损伤在线检测装置》的发明专利（申请号：03129347.6）为一种大型高功率固体激光装置主放大系统中的钕玻璃片受到强激光辐照后的损伤情况检测方法；中国专利文献库公开的名称为《多自由度光学元件损伤在线检测装置》的发明专利（申请号：201110435830.3），该专利申请为了观察大型高功率固体激光装置中受到强激光辐照后的紫外段元件的损伤情况，设计了一种可搭载成像系统的多维调节的机械结构。但是，这两种技术的不足之处在于，只能检测受到激光照射后的光学元件损伤情况，无法探测激光照射过程中的损伤动力学特征；它的另一个缺点在于，损伤点较小时发出的光亮度太暗而探测不到。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于光参量放大的光学元件损伤检测装置。
本发明的基于光参量放大的光学元件损伤检测装置，其特点是：所述的检测装置分为泵浦光光路和信号光光路两部分；在泵浦光入射方向上，依次放置延迟器和非线性晶体C1；泵浦光经过延迟器后垂直入射到非线性晶体C1中；在信号光入射方向上，放置被测元件S1；信号光在通过被测样品S1的后表面损伤点时发生散射；在散射光光路内，放置正透镜Ⅰ；正透镜Ⅰ对被测样品S1进行成像，并将散射光变为平行光，同时按相位匹配角入射到非线性晶体C1内；泵浦光与信号光在非线性晶体C1内产生光放大信号；在放大信号出射方向上依次放置正透镜Ⅱ和接收CCD；正透镜Ⅱ作用是将平行光进行会聚，并将正透镜Ⅰ对被测样品S1成的像传递到接收CCD上；所述的接收CCD外接计算机，来自接收CCD的信号最后进入计算机进行数据处理。
所述的非线性晶体C1采用90°非共线Ⅰ类相位匹配，根据入射激光波长选用非线性晶体，所述的非线性晶体包括BBO、KDP、LBO。
所述的延迟器包括反射镜Ⅰ和反射镜Ⅱ，反射镜Ⅰ与泵浦光入射方向呈45°，反射镜Ⅱ与经反射镜Ⅰ反射后的反射光呈45°。
本发明的基于光参量放大的光学元件损伤检测装置的基本原理是：利用在被测样品后表面损伤点处产生的散射光作为光参量放大的种子光，通过正透镜对被测样品成像，并对散射光进行收集后会聚成平行光入射到非线性晶体内，借助非线性晶体的二阶非线性效应，与泵浦光在非线性晶体内产生光参量放大过程，实现对光信号的放大，再通过接收CCD实现对被测元件的损伤图像采集。
本发明的基于光参量放大的光学元件损伤检测装置具有以下优点：
1.成本低、结构简单且易于调节。
2.以信号光在损伤点处散射光作为光参量放大的信号光，无需插入其它照明光源，降低了测量光路的复杂性性。
3.以光参量放大的方式实现了损伤点损伤动力学的探测。
4.以光参量放大的方式有效地放大了光学元件损伤点处的散射光强度，实现了对微小损伤点的探测。
本发明的基于光参量放大的光学元件损伤检测装置解决了现有光学元件损伤检测技术在探测损伤动力学及对微小损伤点探测的不足，具有成本低、结构简单且易于调节的优点。
附图说明
图1为本发明的基于光参量放大的光学元件损伤检测装置示意图；
图2为本发明的基于光参量放大的光学元件损伤检测装置中的延迟系统示意图；
图中，1.延迟系统 2.非线性晶体C1 3.被测样品S1 4.正透镜Ⅰ 5.正透镜Ⅱ 6. 接收CCD 101.反射镜Ⅰ 102.反射镜Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
以下实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本发明的范畴。
实施例 1
如图1所示，本发明的基于光参量放大的光学元件损伤检测装置分为泵浦光光路和信号光光路两部分；在泵浦光入射方向上，依次放置延迟器1和非线性晶体C12；泵浦光经过延迟器1后垂直入射到非线性晶体C12中；在信号光入射方向上，放置被测样品S13；信号光在通过被测样品S13的后表面损伤点时发生散射；在散射光光路内，放置正透镜Ⅰ4；正透镜Ⅰ4对被测样品S13进行成像，并将散射光变为平行光，同时按相位匹配角入射到非线性晶体C12内；泵浦光与信号光在非线性晶体C12内产生光放大信号；在放大信号出射方向上依次放置正透镜Ⅱ5和接收CCD6；正透镜Ⅱ5作用是将平行光进行会聚，并将正透镜Ⅰ4对被测样品S13成的像传递到接收CCD6上；所述的接收CCD6外接计算机，来自接收CCD6的信号最后进入计算机进行数据处理。
所述的非线性晶体C12采用90°非共线Ⅰ类相位匹配，根据入射激光波长选用非线性晶体，所述的非线性晶体包括BBO、KDP、LBO。
如图2所示，所述的延迟器1包括反射镜Ⅰ101和反射镜Ⅱ102，反射镜Ⅰ101与泵浦光入射方向呈45°，反射镜Ⅱ102与经反射镜Ⅰ101反射后的反射光呈45°。
本实施例的具体工作过程如下：
泵浦光中心波长为527nm，宽度约为150ps；信号光中心波长为800nm，宽度约为15ps。非线性晶体C1 2采用KDP材料，采用90°非共线Ⅰ类相位匹配。被测样品S1 3后表面损伤点处的散射光被正透镜Ⅰ4会聚成平行光，并以10.799°的角度斜入射到非线性晶体C1 2表面；由于泵浦光垂直入射到非线性晶体C1 2，因此泵浦光与种子光的非共线夹角为10.799°；被放大后的种子光由非线性晶体C12出射后，经正透镜Ⅱ 5会聚后进入接收CCD 6，此时接收CCD 6记录的图像为被测样品S1 3损伤点的暗场图像；泵浦光、信号光的数值按晶体材料手册获取，最后通过计算机按上述原理进行数据处理，获得光参量放大过程的相关参数。
非线性晶体C1 2还可以替换为BBO晶体、LBO晶体。

Claims (3)

1.一种基于光参量放大的光学元件损伤检测装置，其特征在于：所述的检测装置分为泵浦光光路和信号光光路两部分；在泵浦光入射方向上，依次放置延迟器（1）和非线性晶体C1（2）；泵浦光经过延迟器（1）后垂直入射到非线性晶体C1（2）中；在信号光入射方向上，放置被测样品S1（3）；信号光在通过被测样品S1（3）的后表面损伤点时发生散射；在散射光光路内，放置正透镜Ⅰ（4）；正透镜Ⅰ（4）对被测样品S1（3）进行成像，并将散射光变为平行光，同时按相位匹配角入射到非线性晶体C1（2）内；泵浦光与信号光在非线性晶体C1（2）内产生光放大信号；在放大信号出射方向上依次放置正透镜Ⅱ（5）和接收CCD（6）；正透镜Ⅱ（5）作用是将平行光进行会聚，并将正透镜Ⅰ（4）对被测样品S1（3）成的像传递到接收CCD（6）上；所述的接收CCD（6）外接计算机，来自接收CCD（6）的信号最后进入计算机进行数据处理。
2.根据权利要求1所述的基于光参量放大的光学元件损伤检测装置，其特征在于：所述的非线性晶体C1（2）采用90°非共线Ⅰ类相位匹配，根据入射激光波长选用非线性晶体，所述的非线性晶体包括BBO、KDP、LBO。
3.根据权利要求1所述的基于光参量放大的光学元件损伤检测装置，其特征在于：所述的延迟器（1）包括反射镜Ⅰ（101）和反射镜Ⅱ（102），反射镜Ⅰ（101）与泵浦光入射方向呈45°，反射镜Ⅱ（102）与经反射镜Ⅰ（101）反射后的反射光呈45°。
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