CN109540926B - Kdp或dkdp晶体体损伤性能高精度测量装置及测量方法 - Google Patents

Kdp或dkdp晶体体损伤性能高精度测量装置及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置及测量方法,涉及KDP或DKDP晶体体损伤测量技术领域,本发明先通过层析的方法获得高功率纳秒激光脉冲作用后晶体体损伤点基础数据,解决损伤点重复统计、背景光消除、二值化等问题并采用图像矩算法求出每个散射点的质心后,再通过重构算法获得体损伤点三维分布,进而可以高精度获得晶体体损伤密度ppd、体损伤点几何尺寸分布pps和晶体体损伤点三维分布等3个体损伤表征参数,本发明具有测量精度高、晶体体损伤表征更加全面的优点。

Description

KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及KDP或DKDP晶体体损伤测量技术领域,更具体的是涉及一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置及测量方法。
背景技术
KDP或DKDP晶体由于生长速度较快(10mm/天)、能生长至较大(~40cm)的几何尺寸,它是目前激光惯性约束聚变驱动器中唯一可选用的频率转换材料,大量实验证实在远低于本征损伤阈值的纳秒激光脉冲作用下,KDP或DKDP晶体常常呈现为体损伤,体损伤通常表现为在激光作用区域内出现数量众多(~103/mm3)、几何尺寸介于100~101μm量级的针状损伤点。体损伤点的出现既会增加散射损耗,也会增加下游光束对比度,进而诱导下游光学元件损伤、影响驱动器的运行维护,因此KDP或DKDP晶体体损伤的机理以及提升晶体体损伤性能是急需解决的难题,这首先需要精确测量晶体体损伤性能以更好地提供高精度损伤表征参数。
晶体体损伤性能可用体损伤阈值(LIDT)、体损伤密度(ppd)、体损伤点几何尺寸分布(pps)和晶体体损伤点三维分布等4项指标进行表征,虽然体损伤阈值使用范围广、有相应的国际标准(ISO21254)来规范测量,但是它容易受到光斑尺寸、测量方法、抽样方法等损伤测量条件的影响,并且体损伤阈值很难直接和晶体体损伤控制目标——散射损耗和光束对比度相关联。经过分析,晶体体损伤控制目标与体损伤密度、体损伤点几何尺寸分布和晶体体损伤点三维分布密切相关。
申请号为201610414569.1的中国发明专利公开了一种KDP晶体针状损伤点几何尺寸分布的测量方法,该方法利用CCD探测散射光强的技术测量损伤点粒径分布,虽然测量装置简便、测量效率较高,但是存在横向分辨率低、无法解决损伤点相互遮挡、测量不确定度高、无法获得晶体体损伤点三维分布等缺点;
申请号为201110050231.X的中国发明专利公开了一种KDP晶体高功率激光体损伤三维测量方法,该方法利用全息的方法对晶体体损伤进行测量,该方法虽然可以实现对晶体体损伤进行三维测量,但是却存在测量方法复杂、测量效率较低、不能直接获得体损伤密度、体损伤点几何尺寸分布和晶体体损伤点三维分布这三个表征参数等缺点。
发明内容
本发明的目的在于:为了解决现有的KDP或DKDP晶体体损伤测量横向分辨率低、损伤点相互遮挡、测量不确定度高以及无法获得晶体体损伤点三维分布的问题,本发明提供一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置及测量方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案:
KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置,包括激光器、第一反射镜、第二反射镜、能量计、偏振片、1/2波片、聚焦透镜、光楔、CCD相机、光电管、示波器、三维平移台、环形光源、宽带偏振片、显微镜、吸收陷阱和PC电脑,其特征在于:还包括二维平移台以及分别与二维平移台和三维平移台连接的两台平移台驱动控制器,所述三维平移台的最小纵向移动距离小于显微镜景深,二维平移台的横向移动距离大于待测晶体样品的横向几何尺寸,待测晶体样品柔性放置于环形光源内,环形光源固定于三维平移台上,显微镜放置于二维平移台上并与待测晶体样品位置适配,光电管与示波器连接,激光器、能量计、CCD相机、显微镜以及两平移台驱动控制器分别与PC电脑连接;
激光器产生的纳秒激光脉冲经第一反射镜和第二反射镜调整传播方向后,射入偏振片,一部分纳秒激光脉冲在经过第一反射镜时透射至能量计,通过能量计监视损伤测试能量;射入偏振片的纳秒激光脉冲依次经过1/2波片和聚焦透镜后入射至光楔,一部分脉冲由光楔第一个反射面反射至CCD相机用于共轭测量靶面光斑近场分布,一部分脉冲由光楔第二个反射面反射至光电管用于测量脉冲时间波形,剩下一部分脉冲透过光楔入射至待测晶体样品。
进一步的,所述聚焦透镜的焦距根据光斑大小和待测晶体样品厚度确定,使得待测晶体样品厚度小于脉冲的瑞利长度。
进一步的,所述显微镜视场大于待测晶体样品上的光斑大小、显微镜的横向分辨率小于1μm,显微镜工作距离大于待测晶体样品厚度,显微镜配备宽带同轴照明光源。
进一步的,所述环形光源为绿光光源。
KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法,包括如下步骤:
S1:准备待测晶体样品
对待测晶体样品的各个面进行抛光处理,各条边进行倒角处理,防止在测量过程中出现崩边;
S2:选择测量环境,构建测量装置
选择湿度小于40%RH的测量环境,将待测晶体样品柔性放置于环形光源内,且待测晶体样品的横向尺寸与环形光源尺寸适配,环形光源固定于三维平移台上,并判断好待测晶体样品的o轴和e轴方向,待测晶体样品放置于脉冲的瑞利范围内;
调整测量装置的第一反射镜和第二反射镜,使激光器产生的纳秒激光脉冲以入射角α入射至待测晶体样品;根据光斑大小和待测晶体样品厚度选择聚焦透镜的焦距,使待测晶体样品厚度小于脉冲的瑞利长度;
调节配备宽带同轴照明光源的显微镜的位置,使显微镜与待测晶体样品的正面垂直;三维平移台最小纵向移动距离小于显微镜景深,二维平移台移动的横向距离大于待测晶体样品的横向几何尺寸;调节偏振片和1/2波片以保证脉冲的消光比接近~102:1量级;
S3:标定测量参数
利用溯源检定过的能量计测量光楔的取样系数γ;测得激光器各放大级之间的延时与输出能量之间的关系曲线;开启显微镜中宽带同轴照明光源,反复调节宽带同轴照明光源的光强以及显微镜参数以获得最佳的观察效果,并固定宽带同轴照明光源的光强和显微镜参数,标定显微镜视场、分辨率、放大倍数和景深;
S4:选定待测区域,进行损伤前拍摄
选择待测晶体样品上质量较好的区域作为待测区域,通过PC电脑控制二维平移台和三维平移台,使显微镜对待测区域进行三维层析拍摄,得到损伤测量前的图片;
S5:损伤测量,进行损伤后拍摄
移开显微镜,架设好吸收陷阱,根据关系曲线改变激光器各放大级之间的延时获取目标能量的纳秒激光脉冲,纳秒激光脉冲经过聚焦透镜后与待测晶体样品上选定的待测区域发生作用,根据能量计示数和取样系数γ计算损伤脉冲能量,再结合CCD相机测得的靶面光斑近场分布得到损伤脉冲通量;移开吸收陷阱,将显微镜移入正面观察位置,在S3标定的测量参数下,按照S4中记载的方法对损伤后的待测区域进行三维层析拍摄,得到损伤后的图片;
S6:图片处理
利用三维图像处理软件对损伤测量前后的图片进行对比分析,并排除掉待测晶体样品表面对测量结果的影响,以获得3个体损伤表征参数:晶体体损伤密度ppd、体损伤点几何尺寸分布pps和晶体体损伤点三维分布。
进一步的,所述S2中调试显微镜的位置时,若拍摄效果不明显,则开启环形光源照明,调试显微镜,调试完毕后,关闭环形光源。
进一步的,所述S3中取样系数γ指经过第一反射镜透射的能量Ew和经过光楔透射的能量Et之比:
γ=Ew/Et
进一步的,所述S4中通过PC电脑控制二维平移台和三维平移台,使显微镜对待测区域进行三维层析拍摄,具体是:
S4.1:记录拍摄起始点的三维坐标,通过PC电脑控制二维平移台,使显微镜横向拍摄待测区域的某一层析面;
S4.2:该层析面横向拍摄完成后,通过PC电脑控制三维平移台,使三维平移台沿待测晶体样品纵向步进,且步进量小于显微镜景深,然后对下一层析面进行横向拍摄;
S4.3:反复执行S4.1和S4.2,直至完成待测区域所有层析面的拍摄。
进一步的,所述S5中对损伤后的待测区域进行三维层析拍摄时,拍摄起始点和步进量与S4中的拍摄起始点和步进量严格一致。
进一步的,所述S6具体包括如下步骤:
S6.1:利用三维图像处理软件让损伤测量后的图片减去损伤测量前的图片,得到脉冲作用后的损伤图;
S6.2:排除待测晶体样品表面损伤点、划痕等表面缺陷对脉冲作用效果的影响,解决损伤点重复统计、背景光消除、二值化等问题以及采用图像矩算法求出每个散射点的质心;
S6.3:对排除影响后的损伤图的所有层析面的图片进行三维重构,获得晶体体损伤点三维分布;
S6.4:对三维重构后得到的图像进行分析,获得损伤点数目N和每个损伤点的几何尺寸,根据计算公式:
ppd=N/(s*d)
得到晶体体损伤密度ppd,其中s是待测晶体样品入射表面上的光斑面积,d是待测晶体样品厚度;
S6.5:利用计算软件对每个损伤点的几何尺寸进行统计学计算分析,得到体损伤点几何尺寸分布pps。
本发明的有益效果如下:
1、本发明通过层析的方法获得高功率纳秒激光脉冲作用后晶体体损伤点基础数据,再通过重构算法获得体损伤点三维分布、晶体体损伤密度ppd和体损伤点几何尺寸分布pps,能够有效提高测量精度,晶体体损伤表征更加全面。
2、本发明选择湿度小于40%RH的测量环境,能够防止待测晶体样品潮解;本发明的纳秒激光脉冲单色性好、输出能量可调,并且经过聚焦透镜聚焦后缩小至合适大小的光斑,保证待测晶体样品厚度小于脉冲的瑞利长度,使得经过待测晶体样品的光斑直径的变化可忽略;偏振片和1/2波片配套使用获得消光比较高的脉冲,能够排除激光脉冲偏振态对测量结果的影响。
3、本发明的环形光源为绿光光源,由于显微镜所采用的光敏单元对绿光的量子效率最高,能够使得在损伤点较少的情况下方便显微镜调试,并且显微镜配备有宽带同轴照明光源,能够避免体损伤点诱导的散射光和照明光源相互干涉导致损伤点尺寸测量出现偏差。
附图说明
图1是本发明的测量装置结构示意图。
附图标记:1、激光器;2、第二反射镜;3、第一反射镜;4、能量计;5、偏振片;6、1/2波片;7、聚焦透镜;8、光楔;9、环形光源;10、三维平移台;11、二维平移台;12、吸收陷阱;13、宽带偏振片;14、显微镜;15、CCD相机;16、光电管;17、示波器;18、PC电脑。
具体实施方式
为了本技术领域的人员更好的理解本发明,下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1所示,本实施例提供一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置,包括激光器1、第一反射镜3、第二反射镜2、能量计4、偏振片5、1/2波片6、聚焦透镜7、光楔8、CCD相机15、光电管16、示波器17、三维平移台10、环形光源9、宽带偏振片13、显微镜14、吸收陷阱12和PC电脑18,还包括二维平移台11以及分别与二维平移台11和三维平移台10连接的两台平移台驱动控制器(图中未示出),所述显微镜14视场可拼接且大于待测晶体样品上的光斑大小、显微镜14的横向分辨率小于1μm,显微镜14工作距离大于待测晶体样品厚度,显微镜14配备宽带同轴照明光源;
所述三维平移台10的最小纵向移动距离小于显微镜14景深,二维平移台11的横向移动距离大于待测晶体样品的横向几何尺寸,待测晶体样品柔性放置于环形光源9内,且横向尺寸与环形光源9适配,环形光源9固定于三维平移台10上,本实施例中环形光源9为绿光光源,显微镜14放置于二维平移台11上并与待测晶体样品位置适配,光电管16与示波器17连接,激光器1、能量计4、CCD相机15、显微镜14以及两平移台驱动控制器分别与PC电脑18连接;本实施例的CCD相机15响应的非线性性和均匀性须经过测量,能量计4须经过溯源标定;所述聚焦透镜7的焦距根据光斑尺寸大小和待测晶体样品厚度确定,使得待测晶体样品厚度小于脉冲的瑞利长度,确保经过待测晶体样品的光斑直径的变化可忽略;
激光器1产生的纳秒激光脉冲经第一反射镜3和第二反射镜2调整传播方向后,射入偏振片5,一部分纳秒激光脉冲在经过第一反射镜3时透射至能量计4,通过能量计4监视损伤测量能量;射入偏振片5的纳秒激光脉冲依次经过1/2波片6和聚焦透镜7后入射至光楔8,一部分脉冲由光楔8第一个反射面反射至CCD相机15用于共轭测量靶面光斑近场分布,一部分脉冲由光楔8第二个反射面反射至光电管16用于测量时间波形,剩下一部分脉冲透过光楔8入射至待测晶体样品。
基于上述测量装置,本实施例还提供了一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法,包括如下步骤:
S1:准备待测晶体样品
对待测晶体样品的各个面进行抛光处理,各条边进行倒角处理,防止在测量过程中出现崩边;
S2:选择测量环境,构建测量装置
选择湿度小于40%RH的测量环境,防止在测量过程中待测晶体样品表面出现潮解,将待测晶体样品柔性放置于环形光源9内,且待测晶体样品的横向尺寸与环形光源9尺寸适配,环形光源9固定于三维平移台10上,并判断好待测晶体样品的o轴和e轴方向,待测晶体样品放置于脉冲的瑞利范围内;
调整测量装置的第一反射镜3和第二反射镜2的角度,使激光器1产生的纳秒激光脉冲以入射角α入射至待测晶体样品,本实施例中入射角α不大于5°,偏振片5用于获得高消光比偏振光束,1/2波片6用于改变偏振光束的偏振方向以弱化偏振对测量结果的影响,根据光斑尺寸大小和待测晶体样品厚度选择聚焦透镜7的焦距,使待测晶体样品厚度小于脉冲的瑞利长度;
调节配备宽带同轴照明光源的显微镜14的位置,使显微镜14与待测晶体样品的正面垂直,若拍摄效果不明显,则开启环形光源9照明调节显微镜14,调节完毕后,关闭环形光源9;三维平移台10最小纵向移动距离小于显微镜14景深,二维平移台11移动的横向距离大于待测晶体样品的横向几何尺寸;调节偏振片5和1/2波片6以保证脉冲的消光比达到~102:1量级;
S3:标定测量参数
利用溯源标定过的能量计4测量光楔8的取样系数γ,所述取样系数γ指经过第一反射镜3透射的能量Ew和经过光楔8透射的能量Et之比:γ=Ew/Et
测得激光器1各放大级之间的延时与输出能量之间的关系曲线;开启显微镜14中宽带同轴照明光源,反复调节宽带同轴照明光源的光强以及显微镜14参数以获得最佳的观察效果,并固定宽带同轴照明光源的光强和显微镜14参数,标定显微镜14视场、分辨率、放大倍数和景深;
S4:选定待测区域,进行损伤前拍摄
选择待测晶体样品上质量较好区域作为待测区域,本实施例中若待测区域有较多的散射点,则通过PC电脑控制平移台驱动控制器移动三维平移台另外选择待测区域,所述质量较好的区域为无明显散射点的区域;通过PC电脑18控制二维平移台11和三维平移台10,使显微镜14对待测区域进行三维层析拍摄,得到损伤前的图片;
S5:损伤测量,进行损伤后拍摄
移开显微镜14,架设好吸收陷阱12,根据关系曲线改变激光器1各放大级之间的延时获取目标能量的纳秒激光脉冲,纳秒激光脉冲经过聚焦透镜7后与待测晶体样品上选定的待测区域作用,根据能量计4示数和取样系数γ计算损伤脉冲能量,再结合CCD相机15测得的靶面光斑近场分布得到损伤脉冲通量;移开吸收陷阱12,将显微镜14移入正面观察位置,在S3标定的测量参数下,按照S4中记载的方法对损伤后的待测区域进行三维层析拍摄,得到损伤后的图片;
S6:图片处理
利用三维图像处理软件对损伤测量前后的图片进行对比分析,并排除掉待测晶体样品表面对测量结果的影响,以获的3个体损伤表征参数:晶体体损伤密度ppd、体损伤点几何尺寸分布pps和晶体体损伤点三维分布。
实施例2
本实施例在实施例1的基础之上进一步优化,具体是:
所述S4中通过PC电脑18控制二维平移台11和三维平移台10,使显微镜14对待测区域进行三维层析拍摄,具体是:
S4.1:记录拍摄起始点的三维坐标,通过PC电脑18控制平移台驱动控制器,从而控制二维平移台11移动,使显微镜14横向拍摄待测区域的某一层析面;
S4.2:该层析面横向拍摄完成后,通过PC电脑18控制三维平移台10,使三维平移台10沿待测晶体样品纵向步进,且步进量小于显微镜14景深,然后对下一层析面进行横向拍摄;
S4.3:反复执行S4.1和S4.2,直至完成待测区域所有层析面的拍摄;
并且S5中对损伤后的待测区域进行三维层析拍摄时,拍摄起始点和步进量与S4中的拍摄起始点和步进量严格一致。
实施例3
本实施例在实施例1的基础之上进一步优化,具体是:
所述S6具体包括如下步骤:
S6.1:利用三维图像处理软件,例如Avizo、Amira等,让损伤测量后的图片减去损伤测量前的图片,得到脉冲作用后的损伤图;
S6.2:排除待测晶体样品表面因素对脉冲作用效果的影响,解决损伤点重复统计、背景光消除、二值化等问题以及采用图像矩算法求出每个散射点的质心;
S6.3:对排除影响后的损伤图的所有层析面的图片进行三维重构,获得晶体体损伤点三维分布;
S6.4:对三维重构后得到的图像进行分析,获得损伤点数目N和每个损伤点的几何尺寸,根据计算公式:
ppd=N/(s*d)
得到晶体体损伤密度ppd,其中s是待测晶体样品入射表面上的光斑面积,d是待测晶体样品厚度;
S6.5:利用常用的计算软件,如matlab,对每个损伤点的几何尺寸进行统计学计算,得到体损伤点几何尺寸分布pps。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,本发明的专利保护范围以权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法,其特征在于,该方法基于KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置,该装置包括激光器(1)、第一反射镜(3)、第二反射镜(2)、能量计(4)、偏振片(5)、1/2波片(6)、聚焦透镜(7)、光楔(8)、CCD相机(15)、光电管(16)、示波器(17)、三维平移台(10)、环形光源(9)、宽带偏振片(13)、显微镜(14)、吸收陷阱(12)和PC电脑(18),其特征在于:还包括二维平移台(11)以及分别与二维平移台(11)和三维平移台(10)连接的两台平移台驱动控制器,所述三维平移台(10)的最小纵向移动距离小于显微镜(14)景深,二维平移台(11)的横向移动距离大于待测晶体样品的横向几何尺寸,待测晶体样品柔性放置于环形光源(9)内,环形光源(9)固定于三维平移台(10)上,显微镜(14)放置于二维平移台(11)上并与待测晶体样品位置适配,光电管(16)与示波器(17)连接,激光器(1)、能量计(4)、CCD相机(15)、显微镜(14)以及两平移台驱动控制器分别与PC电脑(18)连接;
激光器(1)产生的纳秒激光脉冲经第一反射镜(3)和第二反射镜(2)调整传播方向后,射入偏振片(5),一部分纳秒激光脉冲在经过第一反射镜(3)时透射至能量计(4),通过能量计(4)监视损伤测试能量;射入偏振片(5)的纳秒激光脉冲依次经过1/2波片(6)和聚焦透镜(7)后入射至光楔(8),一部分脉冲由光楔(8)第一个反射面反射至CCD相机(15)用于共轭测量靶面光斑近场分布,一部分脉冲由光楔(8)第二个反射面反射至光电管(16)用于测量脉冲时间波形,剩下一部分脉冲透过光楔(8)入射至待测晶体样品
该方法包括如下步骤:
S1:准备待测晶体样品
对待测晶体样品的各个面进行抛光处理,各条边进行倒角处理,防止在测量过程中出现崩边;
S2:选择测量环境,构建测量装置
选择湿度小于40%RH的测量环境,将待测晶体样品柔性放置于环形光源(9)内,且待测晶体样品的横向尺寸与环形光源(9)尺寸适配,环形光源(9)固定于三维平移台(10)上,并判断好待测晶体样品的o轴和e轴方向,待测晶体样品放置于脉冲的瑞利范围内;
调整第一反射镜(3)和第二反射镜(2)的角度,使激光器(1)产生的纳秒激光脉冲以入射角α入射至待测晶体样品;根据光斑大小和待测晶体样品厚度选择聚焦透镜(7)的焦距,使待测晶体样品厚度小于脉冲的瑞利长度;
调试配备宽带同轴照明光源的显微镜(14)的位置,使显微镜(14)与待测晶体样品的正面垂直;三维平移台(10)最小纵向移动距离小于显微镜(14)景深,二维平移台(11)移动的横向距离大于待测晶体样品的横向几何尺寸;调节偏振片(5)和1/2波片(6)以保证脉冲的消光比接近~102:1量级;
S3:标定测量参数
利用溯源检定过的能量计(4)测量光楔(8)的取样系数γ;测得激光器(1)各放大级之间的延时与输出能量之间的关系曲线;开启显微镜(14)中宽带同轴照明光源,反复调试宽带同轴照明光源的光强以及显微镜(14)参数以获得最佳的观察效果,并固定宽带同轴照明光源的光强和显微镜(14)参数,标定显微镜(14)视场、分辨率、放大倍数和景深;
S4:选定待测区域,进行损伤前拍摄
选择待测晶体样品上质量较好区域作为待测区域,通过PC电脑(18)控制三维平移台(10)和二维平移台(11),使显微镜(14)对待测区域进行三维层析拍摄,得到损伤前的图片;
S5:损伤测量,进行损伤后拍摄
移开显微镜(14),架设好吸收陷阱(12),根据关系曲线改变激光器(1)各放大级之间的延时获取目标能量的纳秒激光脉冲,纳秒激光脉冲经过聚焦透镜(7)会聚后与待测晶体样品上选定的待测区域发生作用,根据能量计(4)示数和取样系数γ计算损伤脉冲能量,再结合CCD相机(15)测得的靶面光斑近场分布得到损伤脉冲通量;移开吸收陷阱(12),将显微镜(14)移入正面观察位置,按照S4中记载的方法对损伤后的待测区域进行三维层析拍摄,得到损伤后的图片;
S6:图片处理
利用三维图像处理软件对损伤测量前后的图片进行对比分析,并排除掉待测晶体样品表面对测量结果的影响,以获得3个体损伤表征参数:晶体体损伤密度ppd、体损伤点几何尺寸分布pps和晶体体损伤点三维分布。
2.根据权利要求1所述的一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法,其特征在于,所述S2中调试显微镜(14)时,若拍摄效果不明显,则开启环形光源(9)照明,调试显微镜(14),调试完毕后,关闭环形光源(9)。
3.根据权利要求1所述的一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法,其特征在于,所述S3中取样系数γ指经过第一反射镜(3)透射的能量Ew和经过光楔透射的能量Et之比:
γ=Ew/Et
4.根据权利要求1所述的一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法,其特征在于,所述S4中通过PC电脑(18)控制三维平移台(10)和二维平移台(11),使显微镜(14)对待测区域进行三维层析拍摄,具体是:
S4.1:记录拍摄起始点的三维坐标,通过PC电脑(18)控制二维平移台(11),使显微镜(14)横向拍摄待测区域的某一层析面;
S4.2:该层析面横向拍摄完成后,通过PC电脑(18)控制三维平移台(10),使三维平移台(10)沿待测晶体样品纵向步进,且步进量小于显微镜(14)景深,然后对下一层析面进行横向拍摄;
S4.3:反复执行S4.1和S4.2,直至完成待测区域所有层析面的拍摄。
5.根据权利要求4所述的一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法,其特征在于,所述S5中对损伤后的待测区域进行三维层析拍摄时,拍摄起始点和步进量与S4中的拍摄起始点和步进量严格一致。
6.根据权利要求5所述的一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法,其特征在于,所述S6具体包括如下步骤:
S6.1:利用三维图像处理软件让损伤后的图片减去损伤前的图片,得到脉冲作用损伤图;
S6.2:排除掉待测晶体样品表面因素对脉冲作用效果的影响,解决损伤点重复统计、背景光消除、二值化等问题,采用图像矩算法求出每个散射点的质心;
S6.3:对排除影响后的所有层析面的图片进行三维重构,获得晶体体损伤点三维分布;
S6.4:对三维重构后得到的图像进行分析,获得损伤点数目N和每个损伤点的几何尺寸,根据计算公式:
ppd=N/(s*d)
得到晶体体损伤密度ppd,其中s是待测晶体样品入射表面上的光斑面积,d是待测晶体样品厚度;
S6.5:利用计算软件对每个损伤点的几何尺寸进行统计学计算分析,得到体损伤点几何尺寸分布pps。
7.根据权利要求1所述的一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法,其特征在于:所述聚焦透镜(7)的焦距根据光斑大小和待测晶体样品厚度确定,使得待测晶体样品厚度小于脉冲瑞利长度。
8.根据权利要求1所述的一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法,其特征在于:所述显微镜(14)视场大于待测晶体样品上的光斑大小、显微镜(14)的横向分辨率小于1μm,显微镜(14)工作距离大于待测晶体样品厚度,显微镜(14)配备宽带同轴照明光源,所述显微镜(14)视场通过移动二维平移台(11)进行拼接。
9.根据权利要求1所述的一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法,其特征在于:所述环形光源(9)为绿光光源。
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