CN110174245B - 光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置和测试方法 - Google Patents

光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置和测试方法 Download PDF

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Abstract

一种光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置和测试方法。该装置主要包括：激光器、多波长光路切换模块、电动光闸、能量调节模块、激光参数采集模块、样品控制模块、损伤诊断模块、计算机等。该装置用于测量光学元件激光诱导零概率损伤阈值，本发明可实现脉冲激光波长1064纳米、532纳米、355纳米测试光路的自动切换、测试流程的自动控制、激光参数的自动采集、损伤自动诊断等功能，保证测试条件的稳定性，大幅度提高了测试效率。

Description

光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置和测试方法
技术领域
本发明涉及光学元件激光诱导损伤测试，特别是一种光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置及用于零概率损伤阈值测试方法。
背景技术
光学元件激光诱导损伤性能评价对于保障大型高功率激光装置的运行安全稳定和输出能力提升具有重要作用。
目前，评价光学元件激光诱导损伤性能主要依据ISO21254国际标准中零概率损伤阈值测试的相关要求，搭建激光损伤测试装置，开展测试。根据大型高功率激光装置中纳秒脉冲激光的工作波长，要求激光损伤测试装置具备基频、二倍频、三倍频激光的测试能力。现有的多波长激光损伤测试装置(参见在先技术1，Aurel Stratan,Alexandru Zorila,Laurentiu Rusen,et al,Automated test station for laser-induced damagethreshold measurements according to ISO 21254-1,2,3,4standards@2012)采用共光路结构，用于光学元件的基频、二倍频、三倍频激光作用下损伤阈值测试，对于测试光路中的光学元件激光损伤性能要求较高，而且需要根据测试波长更换用于能量调节的半波片。针对单一波长脉冲激光损伤阈值测试装置(参见在先技术2，K.Kafka,E.Chowdhury,R.Negres,et al,Test station development for laser-induced optical damageperformance of broadband multilayer dielectric coatings@2015)仅能用于特定检测需求的光学元件损伤特性检测。
发明内容
本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提出一种光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置和测试方法。
本发明的技术解决方案如下，
一种光学元件激光诱导损伤自动化测试装置，其特点在于包括激光器、第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块、第1反射镜、第2反射镜、第1电动光闸、第2电动光闸、第3电动光闸、第4电动光闸、第1能量调节模块、第2能量调节模块、第3能量调节模块、第1分光镜、第2分光镜、第1能量计、能量计模块、光束质量分析仪、时间波形测量模块、第1聚焦透镜、第2聚焦透镜、样品控制模块、损伤诊断模块、光阱和计算机；
所述的第1光路切换模块由第3反射镜、第4反射镜、第1电动位移台组成，用于反射波长1064纳米的脉冲激光；
所述的第2光路切换模块由第5反射镜、第2电动位移台组成，用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第1反射镜和第2反射镜用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第3光路切换模块由第6反射镜、第7反射镜、第3电动位移台组成，第6反射镜用于反射波长355纳米脉冲激光，第7反射镜用于反射波长1064纳米脉冲激光；
第4光路切换模块由第8反射镜、第9反射镜、第10反射镜、电动旋转台组成，第8反射镜用于反射波长1064纳米脉冲激光，第9反射镜用于反射波长532纳米脉冲激光，第10反射镜用于反射波长355纳米脉冲激光；
第1能量调节模块由第1半波片(波长1064纳米)、第1偏振片、第1电动波片旋转台组成，第1半波片安装在第1电动波片旋转台上，电动控制第1电动波片旋转台旋转第1半波片的角度，调节波长1064纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第2能量调节模块由第2半波片(波长355纳米)、第2偏振片、第2电动波片旋转台组成，第2半波片安装在第2电动波片旋转台上，电动控制第2电动波片旋转台旋转第2半波片的角度，调节波长355纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第3能量调节模块由第3半波片(波长532纳米)、第3偏振片、第3电动波片旋转台组成，第3半波片安装在第3电动波片旋转台上，电动控制第3电动波片旋转台旋转第3半波片的角度，调节波长532纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
所述的第1聚焦透镜与第2聚焦透镜的参数相同，第1聚焦透镜与光束质量分析仪的间距等于第2聚焦透镜到样品的距离；
所述的时间波长测量模块由光电管和示波器组成；
所述的能量计模块由第2能量计和第4电动位移台组成；
所述的样品控制模块用于夹持样品并控制样品在XYZ方向移动；
所述的损伤诊断模块由长工作距离显微镜和白光光源组成，白光光源(G2)照明样品被脉冲激光辐照的区域，并由长工作距离显微镜记录图像；
所述的光阱用于吸收脉冲激光作用于样品后的残余激光；
所述的激光器设有第一通光口和第二通光口，用于输出波长为1064纳米、532纳米、355纳米的准直脉冲激光，第一通光口供波长1064纳米脉冲激光输出，第二通光口供波长532纳米、355纳米脉冲激光输出；
沿所述的激光器的第一通光口的波长1064纳米脉冲激光的传输方向依次是所述的第1光路切换模块的第3反射镜和第4反射镜、第1电动光闸、第1能量调节模块、第3光路切换模块的第7反射镜、第4光路切换模块的第8反射镜、第1分光镜；
沿所述的激光器的第二通光口输出波长532纳米的脉冲激光方向依次是第2光路切换模块的第5反射镜、第1反射镜、第3电动光闸、第3能量调节模块、第2反射镜、第4光路切换模块的第9反射镜到达第1分光镜：
沿所述的激光器的第二通光口的输出波长355纳米脉冲激光依次是第2电动光闸、第2能量调节模块、第3光路切换模块的第6反射镜到达第4光路切换模块的第10反射镜到达第1分光镜；
所述的第1分光镜将输入光分为a透射光束、a1反射子光束和反射子光束a2，沿所述的a透射光束方向依次是第2聚焦透镜、能量计模块、第4电动光闸、样品控制模块和光阱；沿a1反射子光束方向是所述的第1能量计，沿a2反射子光束的方向是第2分光镜，该第2分光镜将入射光分为b1子光束和b2子光束，b1子光束经过第1聚焦透镜到达光束质量分析仪，b2子光束经过第1聚焦透镜到达时间波形测量模块；
计算机用于控制所述的激光器、第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块、第1电动光闸、第2电动光闸、第3电动光闸、第4电动光闸、第1能量调节模块、第2能量调节模块、第3能量调节模块、第1能量计、能量计模块、光束质量分析仪、时间波形测量模块、样品控制模块、损伤诊断模块的运动和工作，并接收存储、处理实验数据。和损伤诊断模块，并存储、处理实验数据。
利用上述光学元件激光诱导损伤自动化测试装置进行波长1064纳米的脉冲激光辐照下光学元件零概率损伤阈值自动化测试方法，该方法包含下列步骤，
①将样品放置在样品控制模块上，接通电源，打开计算机，关闭第1电动光闸、第4电动光闸；分别打开第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块、第1能量调节模块、第1能量计、能量计模块、光束质量分析仪、时间波形测量模块、样品控制模块和损伤诊断模块；
②控制第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块的运动，将第3反射镜、第4反射镜、第7反射镜、第8反射镜移入光路，将第5反射镜移出光路；
③通过控制第1电动波片旋转台转动第1半波片，使脉冲激光经过能量调节模块后的输出能量最小；
④控制所述的能量计模块的第4电动位移台，将第2能量计移入光路；
⑤打开所述的激光器，输出波长1064纳米脉冲激光，打开第1电动光闸，旋转第1半波片使输出能量满足脉冲激光参数采集要求，使用光束质量分析仪探测并计算得到辐照光斑面积S1(单位：平方厘米)，使用所述的时间波形测量模块的光电管和示波器探测并计算得到脉冲激光的脉宽τ1，使用第1能量计探测得到激光能量E1b，使用第2能量计记录激光能量E1a，按下式计算得到分光比R1：
R1＝E1a/E1b；
⑥关闭第1电动光闸，控制第4电动位移台，将第2能量计移出光路；
⑦根据样品测试要求，设能量台阶为ΔE1，能量台阶数量为m，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为n，则样品测试的总点数为mn，辐照点间距为d1；
⑧打开白光光源，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸；
⑨通过控制第1电动波片旋转台，转动第1半波片，使脉冲激光输出能量为iΔE1，其中，i＝1、2、3、…m；
⑩所述的样品控制模块移动样品，使脉冲激光辐照测试点P1ij(j＝1、2、3、…n)，使用长工作距离显微镜记录得到图像T1ij0，打开第1电动光闸，脉冲激光辐照测试点P1ij，第1能量计探测得到能量e1ij，使用长工作距离显微镜记录得到图像T1ij1，将T1ij0作为参考判断T1ij1是否发生损伤，若发生损伤K1ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计探测得到的能量e1ij和分光比R1计算实际辐照能量E1ij(单位：焦耳)：
E1ij＝R1e1ij
能量台阶i的平均通量H1i：
H1i＝(E1i1+E1i2+…+E1in)/n/S1
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p1i：
p1i＝(K1i1+K1i2+…+K1in)/n
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H1i,p1i)，因此经过多次测试并计算得到(H11,p11)、(H12,p12)、…、(H1m,p1m)；
以p1i为纵轴，H1i为横轴，将(H11,p11)、(H12,p12)、…、(H1m,p1m)进行线性数据拟合得到函数p1＝k1H1+b1，则样品在波长1064纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b1/k1|。
利用上述光学元件激光诱导损伤自动化测试装置进行波长532纳米的脉冲激光辐照下光学元件零概率损伤阈值自动化测试方法，该方法包含下列步骤，
①将样品放置在样品控制模块上，接通电源，打开计算机，关闭第1电动光闸、第4电动光闸；分别打开第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块、第3能量调节模块、第1能量计、能量计模块、光束质量分析仪、时间波形测量模块、样品控制模块和损伤诊断模块；
②控制第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块的运动，将第3反射镜、第4反射镜、第6反射镜、第7反射镜移出光路，将第5反射镜移入光路；
③通过控制第3电动波片旋转台转动第3半波片，使脉冲激光经过能量调节模块后输出能量最小；
④控制能量计模块的第4电动位移台，将第2能量计移入光路；
⑤打开所述的激光器，输出波长532纳米脉冲激光，打开第3电动光闸，旋转第3半波片使输出能量满足脉冲激光参数采集要求，使用光束质量分析仪探测并计算得到辐照光斑面积S2(单位：平方厘米)，使用时间波形测量模块的光电管和示波器，探测并计算得到脉冲激光的脉宽τ2，使用第1能量计探测得到激光能量E2b，使用第2能量计记录激光能量E2a，计算得到分光比R2：
R2＝E2a/E2b；
⑥关闭第3电动光闸，控制第4电动位移台，将第2能量计移出光路；
⑦根据样品测试要求，设能量台阶为ΔE2，能量台阶数量为M，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为N，则样品测试的总点数为MN，辐照点间距为d2；
⑧打开白光光源，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸；
⑨通过控制第3电动波片旋转台转动第3半波片，使脉冲激光输出能量为iΔE2(i＝1、2、3、…M)；
⑩样品控制模块移动样品，使脉冲激光辐照测试点P2ij(j＝1、2、3、…N)，使用长工作距离显微镜记录得到图像T2ij0，打开第1电动光闸，脉冲激光辐照测试点P2ij，第1能量计探测得到能量e2ij，使用长工作距离显微镜记录得到图像T2ij1，将T2ij0作为参考判断T2ij1是否发生损伤，若发生损伤K2ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计探测得到的能量e2ij和分光比R2计算实际辐照能量E2ij(单位：焦耳)：
E2ij＝R2e2ij
能量台阶i的平均通量H2i：
H2i＝(E2i1+E2i2+…+E2iN)/N/S2
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p2i：
P2i＝(K2i1+K2i2+…+K2iN)/N
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H2i,p2i)；因此经过多次测试并计算得到(H21,p21)、(H22,p22)、…、(H2M,p2M)；
以p2i为纵轴，H2i为横轴，将(H21,p21)、(H22,p22)、…、(H2M,p2M)进行线性数据拟合得到函数p2＝k2H2+b2，则样品在波长532纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b2/k2|。
利用上述光学元件激光诱导损伤自动化测试装置进行波长355纳米的脉冲激光辐照下光学元件零概率损伤阈值自动化测试方法，该方法包含下列步骤，
①将样品放置在样品控制模块上，接通电源，打开计算机，关闭第1电动光闸、第4电动光闸；分别打开第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块、第2能量调节模块、第1能量计、能量计模块、光束质量分析仪、时间波形测量模块、样品控制模块和损伤诊断模块；
②控制第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块运动，将第3反射镜、第4反射镜、第5反射镜、第7反射镜移出光路，将第6反射镜移入光路；
③通过控制第2电动波片旋转台转动第2半波片，使脉冲激光经过能量调节模块后输出能量最小；
④控制能量计模块的第4电动位移台，将第2能量计移入光路；
⑤打开激光器，输出波长355纳米脉冲激光，打开第2电动光闸，旋转第2半波片，使输出能量满足脉冲激光参数采集要求，使用光束质量分析仪探测并计算得到辐照光斑面积S3(单位：平方厘米)，使用时间波形测量模块的光电管和示波器探测并计算得到脉冲激光的脉宽τ3，使用第1能量计探测得到激光能量E3b，使用第2能量计记录激光能量E3a，计算得到分光比R3：
R3＝E3a/E3b；
⑥关闭第2电动光闸，控制第4电动位移台，将第2能量计移出光路；
⑦根据样品测试要求，能量台阶为ΔE3，能量台阶数量为m'，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为n'，则样品测试的总点数为m'n'，辐照点间距为d3；
⑧打开白光光源，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸；
⑨通过控制第2电动波片旋转台转动第2半波片，使脉冲激光输出能量为iΔE3(i＝1、2、3、…m')；
⑩样品控制模块移动样品，使脉冲激光辐照测试点P3ij(j＝1、2、3、…n')，使用长工作距离显微镜记录得到图像T3ij0，打开第1电动光闸，脉冲激光辐照测试点P3ij，第1能量计探测得到能量e3ij，使用长工作距离显微镜记录得到图像T3ij1，将T3ij0作为参考判断T3ij1是否发生损伤，若发生损伤K3ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计探测得到的能量e3ij和分光比R3计算实际辐照能量E3ij(单位：焦耳)：
E3ij＝R3e3ij
能量台阶i的平均通量H3i：
H3i＝(E3i1+E3i2+…+E3in')/n'/S3
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p2i：
P3i＝(K3i1+K3i2+…+K3in')/n'
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H3i,p3i)，因此经过测试并计算得到(H31,p31)、(H32,p32)、…、(H3m',p3m')；
以p3i为纵轴，H3i为横轴，将(H31,p31)、(H32,p32)、…、(H3m',p3m')进行线性数据拟合得到函数p3＝k3H3+b3，则样品在波长355纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b3/k3|。
与在先技术相比，本发明具有以下优点，
与在先技术[1][2]相比，本发明具备三种波长脉冲激光的零概率损伤阈值自动化测试能力，通过分离不同波长脉冲激光的测试光路，延长测试光路中的光学元件使用时间，有效降低了测试装置的运行成本；同时自动切换功能提高了测试光路的切换效率和测试条件的稳定性；自动化的实现有效提高了测试效率。
附图说明
图1是本发明光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置结构示意图；
图2是本发明光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置用于样品在波长1064纳米脉冲激光辐照下的损伤阈值自动化测试光路示意图；
图3是本发明光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置用于样品在波长532纳米脉冲激光辐照下的损伤阈值自动化测试光路示意图；
图4是本发明光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置用于样品在波长355纳米脉冲激光辐照下的损伤阈值自动化测试光路示意图；
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此实施例限制本发明的保护范围。
请参阅图1，图1是本发明光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置结构示意图，由图可见，本发明光学元件激光诱导损伤自动化测试装置，包括激光器1、第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7、第1反射镜4、第2反射镜5、第1电动光闸A1、第2电动光闸A2、第3电动光闸A3、第4电动光闸A4、第1能量调节模块B1、第2能量调节模块B2、第3能量调节模块B3，第1分光镜8、第2分光镜9、第1能量计C、能量计模块D、光束质量分析仪E、时间波形测量模块F、第1聚焦透镜10、第2聚焦透镜11、样品控制模块12、损伤诊断模块G、光阱13和计算机14；
所述的第1光路切换模块2由第3反射镜201、第4反射镜202、第1电动位移台203组成，用于反射波长1064纳米的脉冲激光；
所述的第2光路切换模块3由第5反射镜301、第2电动位移台302组成，用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第1反射镜4和第2反射镜5用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第3光路切换模块6由第6反射镜601、第7反射镜602、第3电动位移台603组成，第6反射镜601用于反射波长355纳米脉冲激光，第7反射镜602用于反射波长1064纳米脉冲激光；
第4光路切换模块7由第8反射镜701、第9反射镜702、第10反射镜703、电动旋转台704组成，第8反射镜701用于反射波长1064纳米脉冲激光，第9反射镜702用于反射波长532纳米脉冲激光，第10反射镜703用于反射波长355纳米脉冲激光；
第1能量调节模块B1由第1半波片B1-1(波长1064纳米)、第1偏振片B1-2、第1电动波片旋转台B1-3组成，第1半波片B1-1安装在第1电动波片旋转台B1-3上，电动控制第1电动波片旋转台B1-3旋转第1半波片B1-1的角度，调节波长1064纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第2能量调节模块B2由第2半波片B2-1(波长355纳米)、第2偏振片B2-2、第2电动波片旋转台B2-3组成，第2半波片B2-1安装在第2电动波片旋转台B2-3上，电动控制第2电动波片旋转台B2-3，旋转第2半波片B2-1的角度，调节波长355纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第3能量调节模块B3由第3半波片B3-1(波长532纳米)、第3偏振片B3-2、第3电动波片旋转台B3-3组成，第3半波片B3-1安装在第3电动波片旋转台B3-3上，电动控制第3电动波片旋转台B3-3，旋转第3半波片B3-1的角度，调节波长532纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
所述的第1聚焦透镜10与第2聚焦透镜11的参数相同，第1聚焦透镜10与光束质量分析仪E的间距等于第2聚焦透镜11到样品的距离；
所述的时间波长测量模块F由光电管F1和示波器F2组成；
所述的能量计模块D由第2能量计D1和第4电动位移台D2组成；
所述的样品控制模块12用于夹持样品并控制样品在XYZ方向移动；
所述的损伤诊断模块G由长工作距离显微镜G1和白光光源G2组成，白光光源G2照明样品被脉冲激光辐照的区域，并由长工作距离显微镜G1记录图像；
所述的光阱13用于吸收脉冲激光作用于样品后的残余激光；
所述的激光器1设有第一通光口和第二通光口，用于输出波长为1064纳米、532纳米、355纳米的准直脉冲激光，第一通光口供波长1064纳米脉冲激光输出，第二通光口供波长532纳米、355纳米脉冲激光输出；
沿所述的激光器1的第一通光口的波长1064纳米脉冲激光的传输方向依次将是所述的第1光路切换模块2的第3反射镜201和第4反射镜202、第1电动光闸A1、第1能量调节模块B1、第3光路切换模块6的第7反射镜602、第4光路切换模块7的第8反射镜701、第1分光镜8；
沿所述的激光器1的第二通光口输出波长532纳米的脉冲激光方向依次将是第2光路切换模块3的第5反射镜301、第1反射镜4、第3电动光闸A3、第3能量调节模块B3、第2反射镜5、第4光路切换模块7的第9反射镜702到达第1分光镜8；
沿所述的激光器1的第二通光口的输出波长355纳米脉冲激光依次将是第2电动光闸A2、第2能量调节模块B2、第3光路切换模块6的第6反射镜601到达第4光路切换模块7的第10反射镜703到达第1分光镜8；
所述的第1分光镜8将输入光分为a透射光束、a1反射子光束和a2反射子光束，沿所述的a透射光束方向依次是第2聚焦透镜11、能量计模块D、第4电动光闸A4、样品控制模块12和光阱13；沿a1反射子光束方向是所述的第1能量计C，沿a2反射子光束方向是第2分光镜9，该第2分光镜9将入射光分为b1子光束和b2子光束，b1子光束经过第1聚焦透镜10到达光束质量分析仪E，b2子光束经过第1聚焦透镜10到达所述的时间波形测量模块F；
所述的计算机14用于控制所述的激光器1，第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7、第1电动光闸A1、第2电动光闸A2、第3电动光闸A3、第4电动光闸A4、第1能量调节模块B1、第2能量调节模块B2、第3能量调节模块B3、第1能量计C、能量计模块D、光束质量分析仪E、时间波形测量模块F、样品控制模块12、损伤诊断模块G的运动和工作，并接收、存储、处理实验数据。
利用上述光学元件激光诱导损伤自动化测试装置进行波长1064纳米的脉冲激光辐照下光学元件零概率损伤阈值自动化测试方法，该方法包含下列步骤，
①将样品放置在样品控制模块12上，接通电源，打开计算机14，关闭第1电动光闸A1、第4电动光闸A4；分别打开第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7、第1能量调节模块B1、第1能量计C、能量计模块D、光束质量分析仪E、时间波形测量模块F、样品控制模块12和损伤诊断模块G；
②控制第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7的运动，将第3反射镜201、第4反射镜202、第7反射镜602、第8反射镜701移入光路，将第5反射镜301移出光路；
③通过控制第1电动波片旋转台B1-3，转动第1半波片B1-1，使脉冲激光经过能量调节模块后的输出能量最小；
④控制所述的能量计模块D的第4电动位移台D2，将第2能量计D1移入光路；
⑤打开所述的激光器1，输出波长1064纳米脉冲激光，打开第1电动光闸A1，旋转第1半波片B1-1使输出能量满足脉冲激光参数采集要求，使用光束质量分析仪E探测并计算得到辐照光斑面积S1(单位：平方厘米)，使用所述的时间波形测量模块F的光电管F1和示波器F2探测并计算得到脉冲激光的脉宽τ1，使用第1能量计C探测得到激光能量E1b，使用第2能量计D1记录激光能量E1a，按下式计算得到分光比R1：
R1＝E1a/E1b；
⑥关闭第1电动光闸A1，控制第4电动位移台D2，将第2能量计D1移出光路；
⑦根据样品测试要求，设能量台阶为ΔE1，能量台阶数量为m，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为n，则样品测试的总点数为mn，辐照点间距为d1；
⑧打开白光光源G2，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸A4；
⑨通过控制第1电动波片旋转台B1-3，转动第1半波片B1-1，使脉冲激光输出能量为iΔE1，其中，i＝1、2、3、…m；
⑩控制所述的样品控制模块12移动样品，使脉冲激光辐照测试点P1ij(j＝1、2、3、…n)，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T1ij0，打开第1电动光闸A1，脉冲激光辐照测试点P1ij，第1能量计C探测得到能量e1ij，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T1ij1，将T1ij0作为参考，判断T1ij1是否发生损伤，若发生损伤K1ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计C探测得到的能量e1ij和分光比R1计算实际辐照能量E1ij(单位：焦耳)：
E1ij＝R1e1ij
能量台阶i的平均通量H1i：
H1i＝(E1i1+E1i2+…+E1in)/n/S1
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p1i：
p1i＝(K1i1+K1i2+…+K1in)/n
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H1i,p1i)，因此经过多次测试并计算得到(H11,p11)、(H12,p12)、…、(H1m,p1m)；
以p1i为纵轴，H1i为横轴，将(H11,p11)、(H12,p12)、…、(H1m,p1m)进行线性数据拟合得到函数p1＝k1H1+b1，则样品在波长1064纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b1/k1|。
利用上述光学元件激光诱导损伤自动化测试装置进行波长532纳米的脉冲激光辐照下光学元件零概率损伤阈值自动化测试方法，该方法包含下列步骤，
①将样品放置在样品控制模块12上，接通电源，打开计算机14，关闭第1电动光闸A1、第4电动光闸A4；分别打开第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7、第3能量调节模块B3、第1能量计C、能量计模块D、光束质量分析仪E、时间波形测量模块F、样品控制模块12和损伤诊断模块G；
②控制第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7的运动，将第3反射镜201、第4反射镜202、第6反射镜601、第7反射镜602移出光路，将第5反射镜301移入光路；
③通过控制第3电动波片旋转台B3-3，转动第3半波片B3-1，使脉冲激光经过能量调节模块后输出能量最小；
④控制能量计模块D的第4电动位移台D2，将第2能量计D1移入光路；
⑤打开所述的激光器1，输出波长532纳米脉冲激光，打开第3电动光闸A3，旋转第3半波片B3-1使输出能量满足脉冲激光参数采集要求，使用光束质量分析仪E探测并计算得到辐照光斑面积S2(单位：平方厘米)，使用时间波形测量模块F的光电管F1和示波器F2探测并计算得到脉冲激光的脉宽τ2，使用第1能量计C探测得到激光能量E2b，使用第2能量计D1记录激光能量E2a，计算得到分光比R2：
R2＝E2a/E2b；
⑥关闭第3电动光闸A3，控制第4电动位移台D2，将第2能量计D1移出光路；
⑦根据样品测试要求，设能量台阶为ΔE2，能量台阶数量为M，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为N，则样品测试的总点数为MN，辐照点间距为d2；
⑧打开白光光源G2，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸A4；
⑨通过控制第3电动波片旋转台B3-3，转动第3半波片B3-1，使脉冲激光输出能量为iΔE2(i＝1、2、3、…M)；
⑩控制样品控制模块12移动样品，使脉冲激光辐照测试点P2ij(j＝1、2、3、…N)，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T2ij0，打开第1电动光闸A1，脉冲激光辐照测试点P2ij，第1能量计C探测得到能量e2ij，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T2ij1，将T2ij0作为参考判断T2ij1是否发生损伤，若发生损伤K2ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计C探测得到的能量e2ij和分光比R2计算实际辐照能量E2ij(单位：焦耳)：
E2ij＝R2e2ij
能量台阶i的平均通量H2i：
H2i＝(E2i1+E2i2+…+E2iN)/N/S2
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p2i：
P2i＝(K2i1+K2i2+…+K2iN)/N
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H2i,p2i)；因此经过多次测试并计算得到(H21,p21)、(H22,p22)、…、(H2M,p2M)；
以p2i为纵轴，H2i为横轴，将(H21,p21)、(H22,p22)、…、(H2M,p2M)进行线性数据拟合得到函数p2＝k2H2+b2，则样品在波长532纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b2/k2|。
利用上述光学元件激光诱导损伤自动化测试装置进行波长355纳米的脉冲激光辐照下光学元件零概率损伤阈值自动化测试方法，该方法包含下列步骤，
①将样品放置在样品控制模块12上，接通电源，打开计算机14，关闭第1电动光闸A1、第4电动光闸A4，分别打开第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7、第2能量调节模块B2、第1能量计C、能量计模块D、光束质量分析仪E、时间波形测量模块F、样品控制模块12和损伤诊断模块G；
②控制第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7的运动，将第3反射镜201、第4反射镜202、第5反射镜301、第7反射镜602移出光路，将第6反射镜601移入光路；
③控制第2电动波片旋转台B2-3，转动第2半波片B2-1，使脉冲激光经过能量调节模块后输出能量最小；
④控制能量计模块D的第4电动位移台D2，将第2能量计D1移入光路；
⑤打开激光器1，输出波长355纳米脉冲激光，打开第2电动光闸A2，旋转第2半波片B2-1，使输出能量满足脉冲激光参数采集要求，使用光束质量分析仪E探测并计算得到辐照光斑面积S3(单位：平方厘米)，使用时间波形测量模块F的光电管F1和示波器F2探测并计算得到脉冲激光的脉宽τ3，使用第1能量计C探测得到激光能量E3b，使用第2能量计D1记录激光能量E3a，计算得到分光比R3：
R3＝E3a/E3b；
⑥关闭第2电动光闸A2，控制第4电动位移台D2，将第2能量计D1移出光路；
⑦根据样品测试要求，能量台阶为ΔE3，能量台阶数量为m'，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为n'，则样品测试的总点数为m'n'，辐照点间距为d3；
⑧打开白光光源G2，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸A4；
⑨控制第2电动波片旋转台B2-3，转动第2半波片B2-1，使脉冲激光输出能量为iΔE3(i＝1、2、3、…m')；
⑩控制样品控制模块12移动样品，使脉冲激光辐照测试点P3ij(j＝1、2、3、…n')，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T3ij0，打开第1电动光闸A1，脉冲激光辐照测试点P3ij，利用第1能量计C探测得到能量e3ij，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T3ij1，将T3ij0作为参考，判断T3ij1是否发生损伤，若发生损伤K3ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计C探测得到的能量e3ij和分光比R3计算实际辐照能量E3ij(单位：焦耳)：
E3ij＝R3e3ij
能量台阶i的平均通量H3i：
H3i＝(E3i1+E3i2+…+E3in')/n'/S3
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p2i：
P3i＝(K3i1+K3i2+…+K3in')/n'
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H3i,p3i)，因此经过测试并计算得到(H31,p31)、(H32,p32)、…、(H3m',p3m')；
以p3i为纵轴，H3i为横轴，将(H31,p31)、(H32,p32)、…、(H3m',p3m')进行线性数据拟合得到函数p3＝k3H3+b3，则样品在波长355纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b3/k3|。
实施例
所述的激光器(1)的两个通光口间距40mm。
输出波长1064nm
使用激光器输出波长1064纳米脉冲激光用于光学元件零概率损伤阈值自动化测试主要包括以下步骤：
将样品(尺寸：长100mm×宽100mm×厚10mm)放置在样品控制模块12上，接通电源，打开计算机14，关闭第1电动光闸A1、第4电动光闸A4；分别打开第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7，第1能量调节模块B1，第1能量计C，能量计模块D，光束质量分析仪E，时间波形测量模块F，样品控制模块12，损伤诊断模块G；
控制第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7运动，将第3反射镜201、第4反射镜202、第7反射镜602、第8反射镜701移入光路，将第5反射镜301移出光路；
通过控制第1电动波片旋转台B1-3转动第1半波片B1-1，使脉冲激光经过能量调节模块后输出能量最小；
控制能量计模块D，将第2能量计D1移入光路；
打开激光器1，输出波长1064纳米脉冲激光，打开电动光闸A1，旋转第1半波片B1-1增大激光输出能量，当能量计示数为22mJ左右时，使用光束质量分析仪E探测并计算得到辐照光斑面积为0.0178cm2，使用时间波形测量模块F的光电管F1和示波器F2探测并计算得到脉冲激光的脉宽τ1为7.32ns。
将半波片旋转到十个不同的角度，每次转动后使用第1能量计C探测得到激光能量E1b，使用第2能量计D1记录激光能量E1a，计算得到10次测量的平均分光比R1为30.01，关闭第1电动光闸A1，控制第4电动位移台D2，将第2能量计D1移出光路。
关闭第1电动光闸A1，控制第4电动位移台D2，将第2能量计D1移出光路；
根据样品测试要求，设能量台阶为ΔE1(ΔE1＝2.8J/cm2)，能量台阶数量为m(m＝10)，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为n(n＝10)，则样品测试的总点数为mn，辐照点间距为5mm；
打开白光光源G2，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸A4；
通过控制第1电动波片旋转台B1-3转动第1半波片B1-1，使脉冲激光输出能量为iΔE1(i＝1、2、3、…m)；
样品控制模块12移动样品，使脉冲激光辐照测试点P1ij(j＝1、2、3、…n)，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T1ij0，打开第1电动光闸A1，脉冲激光辐照测试点P1ij，第1能量计C探测得到能量e1ij，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T1ij1，将T1ij0作为参考判断T1ij1是否发生损伤，若发生损伤K1ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计C探测得到的能量e1ij和分光比R1计算实际辐照能量E1ij(单位：焦耳)：
E1ij＝R1e1ij；
能量台阶i的平均通量H1i：
H1i＝(E1i1+E1i2+…+E1in)/n/S1；
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p1i：
p1i＝(K1i1+K1i2+…+K1in)/n；
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H1i,p1i)，因此经过多次测试并计算得到(H11,p11)、(H12,p12)、…、(H1m,p1m)；
以p1i为纵轴，H1i为横轴，将(H11,p11)、(H12,p12)、…、(H1m,p1m)进行线性数据拟合得到函数p1＝k1H1+b1，则样品在波长1064纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b1/k1|。
输出波长532nm
使用激光器输出波长532纳米脉冲激光用于光学元件零概率损伤阈值自动化测试主要包括以下步骤：
将样品放置在样品控制模块12上，接通电源，打开计算机14，关闭第1电动光闸A1、第4电动光闸A4；分别打开第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7、第3能量调节模块B3、第1能量计C、能量计模块D、光束质量分析仪E、时间波形测量模块F、样品控制模块12、损伤诊断模块G；
控制第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7的运动，将第3反射镜201、第4反射镜202、第6反射镜601、第7反射镜602移出光路，将第5反射镜301移入光路；
通过控制第3电动波片旋转台B3-3转动第3半波片B3-1，使脉冲激光经过能量调节模块后输出能量最小；
控制能量计模块D，将第2能量计D1移入光路；
打开激光器1，输出波长532纳米脉冲激光，打开第3电动光闸A3，旋转第3半波片B3-1使输出能量满足脉冲激光参数采集要求，使用光束质量分析仪E探测并计算得到辐照光斑面积S2为0.0057cm2，使用时间波形测量模块F的光电管F1和示波器F2探测并计算得到脉冲激光的脉宽τ2为6.78ns，使用第1能量计C探测得到激光能量E2b，使用第2能量计D1记录激光能量E2a，计算得到分光比R2为28.5；
关闭第3电动光闸A3，控制第4电动位移台D2，将第2能量计D1移出光路；
根据样品(尺寸：长100mm×宽100mm×厚10mm)测试要求，设能量台阶为ΔE2，能量台阶数量为M(M＝10)，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为N(N＝10)，则样品测试的总点数为MN，辐照点间距为2mm；
打开白光光源G2，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸A4；
通过控制第3电动波片旋转台B3-3转动第3半波片B3-1，使脉冲激光输出能量为iΔE2(i＝1、2、3、…M)；
样品控制模块12移动样品，使脉冲激光辐照测试点P2ij(j＝1、2、3、…N)，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T2ij0，打开第1电动光闸A1，脉冲激光辐照测试点P2ij，第1能量计C探测得到能量e2ij，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T2ij1，将T2ij0作为参考判断T2ij1是否发生损伤，若发生损伤K2ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计C探测得到的能量e2ij和分光比R2计算实际辐照能量E2ij(单位：焦耳)：
E2ij＝R2e2ij
能量台阶i的平均通量H2i：
H2i＝(E2i1+E2i2+…+E2iN)/N/S2
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p2i：
P2i＝(K2i1+K2i2+…+K2iN)/N
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H2i,p2i)；因此经过多次测试并计算得到(H21,p21)、(H22,p22)、…、(H2M,p2M)；
以p2i为纵轴，H2i为横轴，将(H21,p21)、(H22,p22)、…、(H2M,p2M)进行线性数据拟合得到函数p2＝k2H2+b2，则样品在波长532纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b2/k2|。
输出波长355nm
使用激光器输出波长355纳米脉冲激光用于光学元件零概率损伤阈值自动化测试主要包括以下步骤：
将样品(尺寸：直径50mm×厚5mm)放置在样品控制模块12上，接通电源，打开计算机14，关闭第1电动光闸A1、第4电动光闸A4；分别打开第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7、第2能量调节模块B2、第1能量计C、能量计模块D、光束质量分析仪E、时间波形测量模块F、样品控制模块12、损伤诊断模块G；
控制第1光路切换模块2、第2光路切换模块3、第3光路切换模块6、第4光路切换模块7运动，将第3反射镜201、第4反射镜202、第5反射镜301、第7反射镜602移出光路，将第6反射镜601移入光路；
通过控制第2电动波片旋转台B2-3转动第2半波片B2-1，使脉冲激光经过能量调节模块后输出能量最小；
控制能量计模块D，将第2能量计D1移入光路；
打开激光器1，输出波长355纳米脉冲激光，打开第2电动光闸A2，旋转第2半波片B2-1使输出能量满足脉冲激光参数采集要求，使用光束质量分析仪E探测并计算得到辐照光斑面积0.002cm2，使用时间波形测量模块F的光电管F1和示波器F2探测并计算得到脉冲激光的脉宽5.89ns，使用第1能量计C探测得到激光能量E3b，使用第2能量计D1记录激光能量E3a，计算得到分光比R3为27.8：
关闭第2电动光闸A2，控制第4电动位移台D2，将第2能量计D1移出光路；
根据样品测试要求，能量台阶为ΔE3，能量台阶数量为m'(m'＝10)，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为n'(n'＝10)，则样品测试的总点数为m'n'，辐照点间距为1.5mm；
打开白光光源G2，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸A4；
通过控制第2电动波片旋转台B2-3转动第2半波片B2-1，使脉冲激光输出能量为iΔE3(i＝1、2、3、…m')；
样品控制模块12移动样品，使脉冲激光辐照测试点P3ij(j＝1、2、3、…n')，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T3ij0，打开第1电动光闸A1，脉冲激光辐照测试点P3ij，第1能量计C探测得到能量e3ij，使用长工作距离显微镜G1记录得到图像T3ij1，将T3ij0作为参考判断T3ij1是否发生损伤，若发生损伤K3ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计C探测得到的能量e3ij和分光比R3计算实际辐照能量E3ij(单位：焦耳)：
E3ij＝R3e3ij
能量台阶i的平均通量H3i：
H3i＝(E3i1+E3i2+…+E3in')/n'/S3
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p2i：
P3i＝(K3i1+K3i2+…+K3in')/n'
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H3i,p3i)，因此经过测试并计算得到(H31,p31)、(H32,p32)、…、(H3m',p3m')；
以p3i为纵轴，H3i为横轴，将(H31,p31)、(H32,p32)、…、(H3m',p3m')进行线性数据拟合得到函数p3＝k3H3+b3，则样品在波长355纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b3/k3|。
实验结果表明，本发明实现了脉冲激光波长1064纳米、532纳米、355纳米的测试光路自动切换功能，提高了测试光路中光学元件的使用时间，分别用于光学元件的零概率损伤阈值测试，有效提高了测试效率。

Claims (3)

1.利用光学元件激光诱导损伤自动化测试装置进行波长1064纳米的脉冲激光辐照下光学元件零概率损伤阈值自动化测试方法，其特征在于，该装置包括激光器(1)、第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)、第1反射镜(4)、第2反射镜(5)、第1电动光闸(A1)、第2电动光闸(A2)、第3电动光闸(A3)、第4电动光闸(A4)、第1能量调节模块(B1)、第2能量调节模块(B2)、第3能量调节模块(B3)，第1分光镜(8)、第2分光镜(9)、第1能量计(C)、能量计模块(D)、光束质量分析仪(E)、时间波形测量模块(F)、第1聚焦透镜(10)、第2聚焦透镜(11)、样品控制模块(12)、损伤诊断模块(G)、光阱(13)和计算机(14)；
所述的第1光路切换模块(2)由第3反射镜(201)、第4反射镜(202)、第1电动位移台(203)组成，用于反射波长1064纳米的脉冲激光；
所述的第2光路切换模块(3)由第5反射镜(301)、第2电动位移台(302)组成，用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第1反射镜(4)和第2反射镜(5)用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第3光路切换模块(6)由第6反射镜(601)、第7反射镜(602)、第3电动位移台(603)组成，第6反射镜(601)用于反射波长355纳米脉冲激光，第7反射镜(602)用于反射波长1064纳米脉冲激光；
第4光路切换模块(7)由第8反射镜(701)、第9反射镜(702)、第10反射镜(703)、电动旋转台(704)组成，第8反射镜(701)用于反射波长1064纳米脉冲激光，第9反射镜(702)用于反射波长532纳米脉冲激光，第10反射镜(703)用于反射波长355纳米脉冲激光；
第1能量调节模块(B1)由第1半波片(B1-1)，波长1064纳米、第1偏振片(B1-2)、第1电动波片旋转台(B1-3)组成，第1半波片(B1-1)安装在第1电动波片旋转台(B1-3)上，电动控制第1电动波片旋转台(B1-3)旋转第1半波片(B1-1)的角度，调节波长1064纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第2能量调节模块(B2)由第2半波片(B2-1)，波长355纳米、第2偏振片(B2-2)、第2电动波片旋转台(B2-3)组成，第2半波片(B2-1)安装在第2电动波片旋转台(B2-3)上，电动控制第2电动波片旋转台(B2-3)旋转第2半波片(B2-1)的角度，调节波长355纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第3能量调节模块(B3)由第3半波片(B3-1)，波长532纳米、第3偏振片(B3-2)、第3电动波片旋转台(B3-3)组成，第3半波片(B3-1)安装在第3电动波片旋转台(B3-3)上，电动控制第3电动波片旋转台(B3-3)旋转第3半波片(B3-1)的角度，调节波长532纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
所述的第1聚焦透镜(10)与第2聚焦透镜(11)的参数相同，第1聚焦透镜(10)与光束质量分析仪(E)的间距等于第2聚焦透镜(11)到样品的距离；
所述的时间波形测量模块(F)由光电管(F1)和示波器(F2)组成；
所述的能量计模块(D)由第2能量计(D1)和第4电动位移台(D2)组成；
所述的样品控制模块(12)用于夹持样品并控制样品在XYZ方向移动；
所述的损伤诊断模块(G)由长工作距离显微镜(G1)和白光光源(G2)组成，白光光源(G2)照明样品被脉冲激光辐照的区域，并由长工作距离显微镜(G1)记录图像；
所述的光阱(13)用于吸收脉冲激光作用于样品后的残余激光；
所述的激光器(1)设有第一通光口和第二通光口，用于输出波长为1064纳米、532纳米、355纳米的准直脉冲激光，第一通光口供波长1064纳米脉冲激光输出，第二通光口供波长532纳米、355纳米脉冲激光输出；
沿所述的激光器(1)的第一通光口的波长1064纳米脉冲激光的传输方向依次是所述的第1光路切换模块(2)的第3反射镜(201)和第4反射镜(202)、第1电动光闸(A1)、第1能量调节模块(B1)、第3光路切换模块(6)的第7反射镜(602)、第4光路切换模块(7)的第8反射镜(701)、第1分光镜(8)；
沿所述的激光器(1)的第二通光口输出波长532纳米的脉冲激光方向依次是第2光路切换模块(3)的第5反射镜(301)、第1反射镜(4)、第3电动光闸(A3)、第3能量调节模块(B3)、第2反射镜(5)、第4光路切换模块(7)的第9反射镜(702)到达第1分光镜(8)；
沿所述的激光器(1)的第二通光口的输出波长355纳米脉冲激光依次是第2电动光闸(A2)、第2能量调节模块(B2)、第3光路切换模块(6)的第6反射镜(601)到达第4光路切换模块(7)的第10反射镜(703)到达第1分光镜(8)；
所述的第1分光镜(8)将输入光分为a透射光束、a1反射子光束和a2反射子光束，沿所述的a透射光束方向依次是第2聚焦透镜(11)、能量计模块(D)、第4电动光闸(A4)、样品控制模块(12)和光阱(13)；沿a1反射子光束方向是所述的第1能量计(C)，沿a2反射子光束方向是第2分光镜(9)，该第2分光镜(9)将入射光分为b1子光束和b2子光束，b1子光束经过第1聚焦透镜(10)到达光束质量分析仪(E)，b2子光束经过第1聚焦透镜(10)到达所述的时间波形测量模块(F)；
计算机(14)用于控制所述的激光器(1)，第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)、第1电动光闸(A1)、第2电动光闸(A2)、第3电动光闸(A3)、第4电动光闸(A4)、第1能量调节模块(B1)、第2能量调节模块(B2)、第3能量调节模块(B3)、第1能量计(C)、能量计模块(D)、光束质量分析仪(E)、时间波形测量模块(F)、样品控制模块(12)、损伤诊断模块(G)的运动和工作，并接收存储、处理实验数据；
该方法包含下列步骤，
①将样品放置在样品控制模块(12)上，接通电源，打开计算机(14)，关闭第1电动光闸(A1)、第4电动光闸(A4)；分别打开第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)、第1能量调节模块(B1)、第1能量计(C)、能量计模块(D)、光束质量分析仪(E)、时间波形测量模块(F)、样品控制模块(12)和损伤诊断模块(G)；
②控制第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)运动，将第3反射镜(201)、第4反射镜(202)、第7反射镜(602)、第8反射镜(701)移入光路，将第5反射镜(301)移出光路；
③通过控制第1电动波片旋转台(B1-3)，转动第1半波片(B1-1)，使脉冲激光经过能量调节模块后的输出能量最小；
④控制所述的能量计模块(D)的第4电动位移台(D2)，将第2能量计(D1)移入光路；
⑤打开所述的激光器(1)，输出波长1064纳米脉冲激光，打开第1电动光闸(A1)，旋转第1半波片(B1-1)使输出能量满足脉冲激光参数采集要求，使用光束质量分析仪(E)探测并计算得到辐照光斑面积S1(单位：平方厘米)，使用所述的时间波形测量模块(F)的光电管(F1)和示波器(F2)探测并计算得到脉冲激光的脉宽τ1，使用第1能量计(C)探测得到激光能量E1b，使用第2能量计(D1)记录激光能量E1a，按下式计算得到分光比R1：
R1＝E1a/E1b；
⑥关闭第1电动光闸(A1)，控制第4电动位移台(D2)，将第2能量计(D1)移出光路；
⑦根据样品测试要求，设能量台阶为ΔE1，能量台阶数量为m，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为n，则样品测试的总点数为mn，辐照点间距为d1；
⑧打开白光光源(G2)，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸(A4)；
⑨通过控制第1电动波片旋转台(B1-3)，转动第1半波片(B1-1)，使脉冲激光输出能量为iΔE1，其中，i＝1、2、3、…m；
⑩控制所述的样品控制模块(12)移动样品，使脉冲激光辐照测试点P1ij(j＝1、2、3、…n)，使用长工作距离显微镜(G1)记录得到图像T1ij0，打开第1电动光闸A1，脉冲激光辐照测试点P1ij，第1能量计(C)探测得到能量e1ij，使用长工作距离显微镜(G1)记录得到图像T1ij1，将T1ij0作为参考，判断T1ij1是否发生损伤，若发生损伤K1ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计(C)探测得到的能量e1ij和分光比R1计算实际辐照能量E1ij(单位：焦耳)：
E1ij＝R1e1ij
能量台阶i的平均通量H1i：
H1i＝(E1i1+E1i2+…+E1in)/n/S1
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p1i：
p1i＝(K1i1+K1i2+…+K1in)/n
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H1i,p1i)，因此经过多次测试并计算得到(H11,p11)、(H12,p12)、…、(H1m,p1m)；
以p1i为纵轴，H1i为横轴，将(H11,p11)、(H12,p12)、…、(H1m,p1m)进行线性数据拟合得到函数p1＝k1H1+b1，则样品在波长1064纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b1/k1|。
2.利用光学元件激光诱导损伤自动化测试装置进行波长532纳米的脉冲激光辐照下光学元件零概率损伤阈值自动化测试方法，其特征在于，该装置包括激光器(1)、第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)、第1反射镜(4)、第2反射镜(5)、第1电动光闸(A1)、第2电动光闸(A2)、第3电动光闸(A3)、第4电动光闸(A4)、第1能量调节模块(B1)、第2能量调节模块(B2)、第3能量调节模块(B3)，第1分光镜(8)、第2分光镜(9)、第1能量计(C)、能量计模块(D)、光束质量分析仪(E)、时间波形测量模块(F)、第1聚焦透镜(10)、第2聚焦透镜(11)、样品控制模块(12)、损伤诊断模块(G)、光阱(13)和计算机(14)；
所述的第1光路切换模块(2)由第3反射镜(201)、第4反射镜(202)、第1电动位移台(203)组成，用于反射波长1064纳米的脉冲激光；
所述的第2光路切换模块(3)由第5反射镜(301)、第2电动位移台(302)组成，用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第1反射镜(4)和第2反射镜(5)用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第3光路切换模块(6)由第6反射镜(601)、第7反射镜(602)、第3电动位移台(603)组成，第6反射镜(601)用于反射波长355纳米脉冲激光，第7反射镜(602)用于反射波长1064纳米脉冲激光；
第4光路切换模块(7)由第8反射镜(701)、第9反射镜(702)、第10反射镜(703)、电动旋转台(704)组成，第8反射镜(701)用于反射波长1064纳米脉冲激光，第9反射镜(702)用于反射波长532纳米脉冲激光，第10反射镜(703)用于反射波长355纳米脉冲激光；
第1能量调节模块(B1)由第1半波片(B1-1)，波长1064纳米、第1偏振片(B1-2)、第1电动波片旋转台(B1-3)组成，第1半波片(B1-1)安装在第1电动波片旋转台(B1-3)上，电动控制第1电动波片旋转台(B1-3)旋转第1半波片(B1-1)的角度，调节波长1064纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第2能量调节模块(B2)由第2半波片(B2-1)，波长355纳米、第2偏振片(B2-2)、第2电动波片旋转台(B2-3)组成，第2半波片(B2-1)安装在第2电动波片旋转台(B2-3)上，电动控制第2电动波片旋转台(B2-3)旋转第2半波片(B2-1)的角度，调节波长355纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第3能量调节模块(B3)由第3半波片(B3-1)，波长532纳米、第3偏振片(B3-2)、第3电动波片旋转台(B3-3)组成，第3半波片(B3-1)安装在第3电动波片旋转台(B3-3)上，电动控制第3电动波片旋转台(B3-3)旋转第3半波片(B3-1)的角度，调节波长532纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
所述的第1聚焦透镜(10)与第2聚焦透镜(11)的参数相同，第1聚焦透镜(10)与光束质量分析仪(E)的间距等于第2聚焦透镜(11)到样品的距离；
所述的时间波形测量模块(F)由光电管(F1)和示波器(F2)组成；
所述的能量计模块(D)由第2能量计(D1)和第4电动位移台(D2)组成；
所述的样品控制模块(12)用于夹持样品并控制样品在XYZ方向移动；
所述的损伤诊断模块(G)由长工作距离显微镜(G1)和白光光源(G2)组成，白光光源(G2)照明样品被脉冲激光辐照的区域，并由长工作距离显微镜(G1)记录图像；
所述的光阱(13)用于吸收脉冲激光作用于样品后的残余激光；
所述的激光器(1)设有第一通光口和第二通光口，用于输出波长为1064纳米、532纳米、355纳米的准直脉冲激光，第一通光口供波长1064纳米脉冲激光输出，第二通光口供波长532纳米、355纳米脉冲激光输出；
沿所述的激光器(1)的第一通光口的波长1064纳米脉冲激光的传输方向依次是所述的第1光路切换模块(2)的第3反射镜(201)和第4反射镜(202)、第1电动光闸(A1)、第1能量调节模块(B1)、第3光路切换模块(6)的第7反射镜(602)、第4光路切换模块(7)的第8反射镜(701)、第1分光镜(8)；
沿所述的激光器(1)的第二通光口输出波长532纳米的脉冲激光方向依次是第2光路切换模块(3)的第5反射镜(301)、第1反射镜(4)、第3电动光闸(A3)、第3能量调节模块(B3)、第2反射镜(5)、第4光路切换模块(7)的第9反射镜(702)到达第1分光镜(8)；
沿所述的激光器(1)的第二通光口的输出波长355纳米脉冲激光依次是第2电动光闸(A2)、第2能量调节模块(B2)、第3光路切换模块(6)的第6反射镜(601)到达第4光路切换模块(7)的第10反射镜(703)到达第1分光镜(8)；
所述的第1分光镜(8)将输入光分为a透射光束、a1反射子光束和a2反射子光束，沿所述的a透射光束方向依次是第2聚焦透镜(11)、能量计模块(D)、第4电动光闸(A4)、样品控制模块(12)和光阱(13)；沿a1反射子光束方向是所述的第1能量计(C)，沿a2反射子光束方向是第2分光镜(9)，该第2分光镜(9)将入射光分为b1子光束和b2子光束，b1子光束经过第1聚焦透镜(10)到达光束质量分析仪(E)，b2子光束经过第1聚焦透镜(10)到达所述的时间波形测量模块(F)；
计算机(14)用于控制所述的激光器(1)，第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)、第1电动光闸(A1)、第2电动光闸(A2)、第3电动光闸(A3)、第4电动光闸(A4)、第1能量调节模块(B1)、第2能量调节模块(B2)、第3能量调节模块(B3)、第1能量计(C)、能量计模块(D)、光束质量分析仪(E)、时间波形测量模块(F)、样品控制模块(12)、损伤诊断模块(G)的运动和工作，并接收存储、处理实验数据；
该方法包含下列步骤，
①将样品放置在样品控制模块(12)上，接通电源，打开计算机(14)，关闭第1电动光闸(A1)、第4电动光闸(A4)；分别打开第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)、第3能量调节模块(B3)、第1能量计(C)、能量计模块(D)、光束质量分析仪(E)、时间波形测量模块(F)、样品控制模块(12)和损伤诊断模块(G)；
②控制第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)的运动，将第3反射镜(201)、第4反射镜(202)、第6反射镜(601)、第7反射镜(602)移出光路，将第5反射镜(301)移入光路；
③通过控制第3电动波片旋转台(B3-3)，转动第3半波片(B3-1)，使脉冲激光经过能量调节模块后输出能量最小；
④控制能量计模块(D)的第4电动位移台(D2)，将第2能量计(D1)移入光路；
⑤打开所述的激光器(1)，输出波长532纳米脉冲激光，打开第3电动光闸(A3)，旋转第3半波片(B3-1)使输出能量满足脉冲激光参数采集要求，使用光束质量分析仪(E)探测并计算得到辐照光斑面积S2(单位：平方厘米)，使用时间波形测量模块(F)的光电管(F1)和示波器(F2)探测并计算得到脉冲激光的脉宽τ2，使用第1能量计(C)探测得到激光能量E2b，使用第2能量计(D1)记录激光能量E2a，计算得到分光比R2：
R2＝E2a/E2b；
⑥关闭第3电动光闸(A3)，控制第4电动位移台(D2)，将第2能量计(D1)移出光路；
⑦根据样品测试要求，设能量台阶为ΔE2，能量台阶数量为M，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为N，则样品测试的总点数为MN，辐照点间距为d2；
⑧打开白光光源(G2)，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸(A4)；
⑨通过控制第3电动波片旋转台(B3-3)，转动第3半波片(B3-1)，使脉冲激光输出能量为iΔE2(i＝1、2、3、…M)；
⑩控制样品控制模块(12)移动样品，使脉冲激光辐照测试点P2ij(j＝1、2、3、…N)，使用长工作距离显微镜(G1)记录得到图像T2ij0，打开第1电动光闸(A1)，脉冲激光辐照测试点P2ij，第1能量计(C)探测得到能量e2ij，使用长工作距离显微镜(G1)记录得到图像T2ij1，将T2ij0作为参考判断T2ij1是否发生损伤，若发生损伤K2ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计(C)探测得到的能量e2ij和分光比R2计算实际辐照能量E2ij(单位：焦耳)：
E2ij＝R2e2ij
能量台阶i的平均通量H2i：
H2i＝(E2i1+E2i2+…+E2iN)/N/S2
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p2i：
P2i＝(K2i1+K2i2+…+K2iN)/N
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H2i,p2i)；因此经过多次测试并计算得到(H21,p21)、(H22,p22)、…、(H2M,p2M)；
以p2i为纵轴，H2i为横轴，将(H21,p21)、(H22,p22)、…、(H2M,p2M)进行线性数据拟合得到函数p2＝k2H2+b2，则样品在波长532纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b2/k2|。
3.利用光学元件激光诱导损伤自动化测试装置进行波长355纳米的脉冲激光辐照下光学元件零概率损伤阈值自动化测试方法，其特征在于，该装置包括激光器(1)、第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)、第1反射镜(4)、第2反射镜(5)、第1电动光闸(A1)、第2电动光闸(A2)、第3电动光闸(A3)、第4电动光闸(A4)、第1能量调节模块(B1)、第2能量调节模块(B2)、第3能量调节模块(B3)，第1分光镜(8)、第2分光镜(9)、第1能量计(C)、能量计模块(D)、光束质量分析仪(E)、时间波形测量模块(F)、第1聚焦透镜(10)、第2聚焦透镜(11)、样品控制模块(12)、损伤诊断模块(G)、光阱(13)和计算机(14)；
所述的第1光路切换模块(2)由第3反射镜(201)、第4反射镜(202)、第1电动位移台(203)组成，用于反射波长1064纳米的脉冲激光；
所述的第2光路切换模块(3)由第5反射镜(301)、第2电动位移台(302)组成，用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第1反射镜(4)和第2反射镜(5)用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第3光路切换模块(6)由第6反射镜(601)、第7反射镜(602)、第3电动位移台(603)组成，第6反射镜(601)用于反射波长355纳米脉冲激光，第7反射镜(602)用于反射波长1064纳米脉冲激光；
第4光路切换模块(7)由第8反射镜(701)、第9反射镜(702)、第10反射镜(703)、电动旋转台(704)组成，第8反射镜(701)用于反射波长1064纳米脉冲激光，第9反射镜(702)用于反射波长532纳米脉冲激光，第10反射镜(703)用于反射波长355纳米脉冲激光；
第1能量调节模块(B1)由第1半波片(B1-1)，波长1064纳米、第1偏振片(B1-2)、第1电动波片旋转台(B1-3)组成，第1半波片(B1-1)安装在第1电动波片旋转台(B1-3)上，电动控制第1电动波片旋转台(B1-3)旋转第1半波片(B1-1)的角度，调节波长1064纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第2能量调节模块(B2)由第2半波片(B2-1)，波长355纳米、第2偏振片(B2-2)、第2电动波片旋转台(B2-3)组成，第2半波片(B2-1)安装在第2电动波片旋转台(B2-3)上，电动控制第2电动波片旋转台(B2-3)旋转第2半波片(B2-1)的角度，调节波长355纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第3能量调节模块(B3)由第3半波片(B3-1)，波长532纳米、第3偏振片(B3-2)、第3电动波片旋转台(B3-3)组成，第3半波片(B3-1)安装在第3电动波片旋转台(B3-3)上，电动控制第3电动波片旋转台(B3-3)旋转第3半波片(B3-1)的角度，调节波长532纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
所述的第1聚焦透镜(10)与第2聚焦透镜(11)的参数相同，第1聚焦透镜(10)与光束质量分析仪(E)的间距等于第2聚焦透镜(11)到样品的距离；
所述的时间波形测量模块(F)由光电管(F1)和示波器(F2)组成；
所述的能量计模块(D)由第2能量计(D1)和第4电动位移台(D2)组成；
所述的样品控制模块(12)用于夹持样品并控制样品在XYZ方向移动；
所述的损伤诊断模块(G)由长工作距离显微镜(G1)和白光光源(G2)组成，白光光源(G2)照明样品被脉冲激光辐照的区域，并由长工作距离显微镜(G1)记录图像；
所述的光阱(13)用于吸收脉冲激光作用于样品后的残余激光；
所述的激光器(1)设有第一通光口和第二通光口，用于输出波长为1064纳米、532纳米、355纳米的准直脉冲激光，第一通光口供波长1064纳米脉冲激光输出，第二通光口供波长532纳米、355纳米脉冲激光输出；
沿所述的激光器(1)的第一通光口的波长1064纳米脉冲激光的传输方向依次是所述的第1光路切换模块(2)的第3反射镜(201)和第4反射镜(202)、第1电动光闸(A1)、第1能量调节模块(B1)、第3光路切换模块(6)的第7反射镜(602)、第4光路切换模块(7)的第8反射镜(701)、第1分光镜(8)；
沿所述的激光器(1)的第二通光口输出波长532纳米的脉冲激光方向依次是第2光路切换模块(3)的第5反射镜(301)、第1反射镜(4)、第3电动光闸(A3)、第3能量调节模块(B3)、第2反射镜(5)、第4光路切换模块(7)的第9反射镜(702)到达第1分光镜(8)；
沿所述的激光器(1)的第二通光口的输出波长355纳米脉冲激光依次是第2电动光闸(A2)、第2能量调节模块(B2)、第3光路切换模块(6)的第6反射镜(601)到达第4光路切换模块(7)的第10反射镜(703)到达第1分光镜(8)；
所述的第1分光镜(8)将输入光分为a透射光束、a1反射子光束和a2反射子光束，沿所述的a透射光束方向依次是第2聚焦透镜(11)、能量计模块(D)、第4电动光闸(A4)、样品控制模块(12)和光阱(13)；沿a1反射子光束方向是所述的第1能量计(C)，沿a2反射子光束方向是第2分光镜(9)，该第2分光镜(9)将入射光分为b1子光束和b2子光束，b1子光束经过第1聚焦透镜(10)到达光束质量分析仪(E)，b2子光束经过第1聚焦透镜(10)到达所述的时间波形测量模块(F)；
计算机(14)用于控制所述的激光器(1)，第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)、第1电动光闸(A1)、第2电动光闸(A2)、第3电动光闸(A3)、第4电动光闸(A4)、第1能量调节模块(B1)、第2能量调节模块(B2)、第3能量调节模块(B3)、第1能量计(C)、能量计模块(D)、光束质量分析仪(E)、时间波形测量模块(F)、样品控制模块(12)、损伤诊断模块(G)的运动和工作，并接收存储、处理实验数据；
该方法包含下列步骤，
①将样品放置在样品控制模块(12)上，接通电源，打开计算机(14)，关闭第1电动光闸(A1)、第4电动光闸(A4)，分别打开第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)、第2能量调节模块(B2)、第1能量计(C)、能量计模块(D)、光束质量分析仪(E)、时间波形测量模块(F)、样品控制模块(12)和损伤诊断模块(G)；
②控制第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)的运动，将第3反射镜(201)、第4反射镜(202)、第5反射镜(301)、第7反射镜(602)移出光路，将第6反射镜(601)移入光路；
③控制第2电动波片旋转台(B2-3)，转动第2半波片(B2-1)，使脉冲激光经过能量调节模块后输出能量最小；
④控制能量计模块(D)的第4电动位移台(D2)，将第2能量计(D1)移入光路；
⑤打开激光器(1)，输出波长355纳米脉冲激光，打开第2电动光闸(A2)，旋转第2半波片(B2-1)，使输出能量满足脉冲激光参数采集要求，使用光束质量分析仪(E)探测并计算得到辐照光斑面积S3(单位：平方厘米)，使用时间波形测量模块(F)的光电管(F1)和示波器(F2)探测并计算得到脉冲激光的脉宽τ3，使用第1能量计(C)探测得到激光能量E3b，使用第2能量计(D1)记录激光能量E3a，计算得到分光比R3：
R3＝E3a/E3b；
⑥关闭第2电动光闸(A2)，控制第4电动位移台(D2)，将第2能量计(D1)移出光路；
⑦根据样品测试要求，能量台阶为ΔE3，能量台阶数量为m'，同一能量台阶下脉冲激光辐照样品的点数为n'，则样品测试的总点数为m'n'，辐照点间距为d3；
⑧打开白光光源(G2)，照明脉冲激光辐照的样品区域，打开第4电动光闸(A4)；
⑨控制第2电动波片旋转台(B2-3)，转动第2半波片(B2-1)，使脉冲激光输出能量为iΔE3(i＝1、2、3、…m')；
⑩控制样品控制模块(12)移动样品，使脉冲激光辐照测试点P3ij(j＝1、2、3、…n')，使用长工作距离显微镜(G1)记录得到图像T3ij0，打开第1电动光闸(A1)，脉冲激光辐照测试点P3ij，利用第1能量计(C)探测得到能量e3ij，使用长工作距离显微镜(G1)记录得到图像T3ij1，将T3ij0作为参考，判断T3ij1是否发生损伤，若发生损伤K3ij＝1，否则等于0；
根据第1能量计(C)探测得到的能量e3ij和分光比R3计算实际辐照能量E3ij(单位：焦耳)：
E3ij＝R3e3ij
能量台阶i的平均通量H3i：
H3i＝(E3i1+E3i2+…+E3in')/n'/S3
能量台阶i的测试点发生损伤的概率p2i：
P3i＝(K3i1+K3i2+…+K3in')/n'
将能量台阶i的平均通量与损伤概率表示为(H3i,p3i)，因此经过测试并计算得到(H31,p31)、(H32,p32)、…、(H3m',p3m')；
以p3i为纵轴，H3i为横轴，将(H31,p31)、(H32,p32)、…、(H3m',p3m')进行线性数据拟合得到函数p3＝k3H3+b3，则样品在波长355纳米的脉冲激光作用下零概率损伤阈值为|b3/k3|。
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