CN210533985U - 基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置 - Google Patents
基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210533985U CN210533985U CN201921368525.5U CN201921368525U CN210533985U CN 210533985 U CN210533985 U CN 210533985U CN 201921368525 U CN201921368525 U CN 201921368525U CN 210533985 U CN210533985 U CN 210533985U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- detection light
- detection
- dimensional
- absorption characteristic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
本实用新型公开了一种基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置，包括有朝向待测样品的泵浦光源和探测光源，从前往后顺次设置的第一探测光收集透镜、第一探测光空间滤光器和第一光电探测器，从前往后顺次设置的第二探测光收集透镜、第二探测光空间滤光器和第二光电探测器，以及用于驱动待测样品移动的样品扫描运动装置，待测样品反射出的探测光束朝向第一探测光收集透镜的入射面，待测样品透射出的探测光束朝向第二探测光收集透镜的入射面。本实用新型对材料的二维表面吸收特性分布和三维体内吸收特性分布进行测量，克服了常用光学吸收检测方法缺少三维空间分辨能力、不能区分二维表面吸收和三维体内吸收的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学检测领域，具体是一种基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置。
背景技术
材料的光学吸收特性是评价材料质量的一个重要参数。在很多应用中，不仅需要知道材料的总吸收，而且需要知道材料吸收的空间分布特性。例如，在很多强激光系统中，反射式光学元件（如激光高反膜元件）表面吸收缺陷、透射式元件（如光学倍频晶体、透镜等）表面吸收及体内吸收缺陷是引起激光损伤的主要原因之一，因此对表面吸收缺陷分布、体内吸收缺陷分布进行检测，对改进光学元件加工工艺、提升元件质量有非常重要的意义。再比如，在一些高精度元件的制作加工过程中，需要严格控制元件的吸收损耗，因此需要对元件表面吸收损耗和体内吸收损耗分别进行测量。
目前常用的吸收检测方法有：分光光度法、椭偏法、光热法等。其中分光光度法是通过对元件的反射率和透射率进行测量来推算吸收，该方法精度一般在10-3左右，不适用于弱吸收元件，而且无法区分表面吸收和体内吸收。椭偏法只能测量薄膜元件的表面吸收，无法测量体内吸收。光热法检测灵敏度高，对吸收率检测灵敏度可达10-7到10-8,适用于微弱吸收的检测。光热法常用的检测方式有激光量热法、激光偏转法、激光热透镜法等。这些方法都不具备三维空间分辨能力，无法区分表面吸收和体内吸收。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置，对材料的二维表面吸收特性分布和三维体内吸收特性分布进行测量，克服了常用光学吸收检测方法缺少三维空间分辨能力、不能区分二维表面吸收和三维体内吸收的问题。
本实用新型的技术方案为：
基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置，包括有从前往后顺次设置的泵浦光源和泵浦光调制装置，从前往后顺次设置的第一探测光收集透镜、第一探测光空间滤光器和第一光电探测器，从前往后顺次设置的第二探测光收集透镜、第二探测光空间滤光器和第二光电探测器，以及探测光源和用于驱动待测样品移动的样品扫描运动装置，所述的泵浦光调制装置的出射端、探测光源均朝向固定于样品扫描运动装置上的待测样品上表面的同一辐照点，所述的待测样品上表面反射出的探测光束朝向第一探测光收集透镜的入射面，所述的待测样品下表面透射出的探测光束朝向第二探测光收集透镜的入射面。
所述的泵浦光源和探测光源均为单色光源。
所述的泵浦光源和探测光源均为激光光源。
所述的泵浦光调制装置的后端还顺次设置有泵浦光扩束装置和泵浦光聚焦透镜，泵浦光聚焦透镜的出射端朝向固定于样品扫描运动装置上的待测样品的上表面。
所述的探测光源的后端还顺次设置有探测光扩束装置和探测光聚焦透镜，探测光聚焦透镜的出射端朝向固定于样品扫描运动装置上的待测样品的上表面。
所述的第一探测光空间滤光器和第一光电探测器之间设置有第一探测光波长选择滤光器。
所述的第二探测光空间滤光器和第二光电探测器之间设置有第二探测光波长选择滤光器。
所述的样品扫描运动装置为横纵向水平移动机构，样品扫描运动装置带动待测样品进行横向或纵向的水平移动，让泵浦光源和探测光源的辐照点在待测样品表面进行二维逐点扫描、在待测样品体内进行三维逐点扫描。
本实用新型的反射式光热测量方式是基于激光诱导表面热形变效应，其基本原理是：利用泵浦激光照射材料上表面，材料会吸收激光能量、引起温度升高，从而在材料上表面产生热形变，这种变化与材料的表面吸收相关。对泵浦激光所引起的材料表面热形变的检测是利用一束探测激光来实现。探测激光与泵浦激光在材料表面重合，由于泵浦激光引起的表面热形变，反射的探测激光的传播特性会发生改变。测量时，在经过待测样品的探测光光路中加入一个探测光空间滤光器，经过探测光空间滤光器后到达光电探测器的探测光能量会因为材料表面的热形变对探测光束的会聚或发散效应产生变化。材料表面的吸收越大, 光电探测器测到的光热信号也越大。在一定的泵浦激光功率范围内，吸收与测量的光热信号呈线性关系。因此，反射式光热测量方式获取的是材料表面吸收信息。
透射式光热测量是基于激光诱导热透镜效应，其基本原理是：利用一束泵浦激光透射入材料体内，材料会吸收激光能量、引起温度升高，从而使材料体内激光辐照区域的折射率产生变化。这种变化与材料的体内吸收相关。对泵浦激光所引起的材料折射率的检测是利用一束探测激光来实现。探测激光与泵浦激光在材料体内重合，由于泵浦激光引起的折射率变化，相当于新增了一个“透镜”，从而引起透射的探测激光传播特性发生变化。测量时，在透过待测样品的探测光光路中加入一个探测光空间滤光器，经过探测光空间滤光器后到达光电探测器的探测光能量会因为材料折射率变化对探测光束的会聚或发散效应而产生变化。材料体内的吸收越大, 光电探测器测到的光热信号也越大。在一定的泵浦激光功率范围内，体内吸收能量与测量的光热信号呈线性关系。因此，透射式光热测量方式获取的是材料体内吸收信息。
本实用新型的优点：
本实用新型采用反射式和透射式一体化的测量方式，利用反射式测量方式对材料的二维表面吸收特性分布进行测量，利用透射式测量方式对材料的三维体内吸收特性分布进行测量，从而能够有效区分材料的表面吸收特性和体内吸收，从而解决常用光学吸收检测方法缺少三维空间分辨能力、不能区分表面吸收和体内吸收的问题。
附图说明
图1是本实用新型三维吸收特性检测装置的工作原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置，包括有从前往后顺次设置的泵浦光源1、泵浦光调制装置2、泵浦光扩束装置3和泵浦光聚焦透镜4，从前往后顺次设置的探测光源5、探测光扩束装置6和探测光聚焦透镜7，从前往后顺次设置的第一探测光收集透镜10、第一探测光空间滤光器11、第一探测光波长选择滤光器12和第一光电探测器13，从前往后顺次设置的第二探测光收集透镜14、第二探测光空间滤光器15、第二探测光波长选择滤光器16和第二光电探测器17，以及用于驱动待测样品移动8的样品扫描运动装置9，泵浦光聚焦透镜4的出射端、探测光聚焦透镜7均朝向固定于样品扫描运动装置9上的待测样品8上表面的同一辐照点，待测样品8上表面反射出的探测光束朝向第一探测光收集透镜10的入射面，待测样品8下表面透射出的探测光束朝向第二探测光收集透镜14的入射面。
其中，泵浦光源1和探测光源5均为单色光源，优选激光光源。
样品扫描运动装置9为横纵向水平移动机构，样品扫描运动装置9带动待测样品8进行横向或纵向的水平移动，让泵浦光源1和探测光源5的辐照点在待测样品8表面进行二维逐点扫描、在待测样品8体内进行三维逐点扫描。
基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测方法，包括有二维表面吸收特性分布检测方法和三维体内吸收特性分布检测方法；
二维表面吸收特性分布检测方法的步骤为：首先泵浦光源1发射的泵浦光束经调制后会聚到待测样品8的上表面，探测光源5发射的探测光束经调制后会聚到待测样品的上表面，且泵浦光束、探测光束均朝向待测样品8上表面的同一辐照点，由待测样品8上表面反射出的探测光束由第一探测光收集透镜10收集、再依次经过第一探测光空间滤光器11和第一探测光波长选择滤光器12的滤光调节后，进入第一光电探测器13进行探测，第一光电探测器13所测得的光热信号是由激光诱导表面热形变效应引起的，该光热信号反映的是待测样品二维表面的吸收特性，利用样品扫描运动装置9带动待测样品8运动实现待测样品二维表面的逐点扫描，从而获得待测样品8的二维表面吸收特性分布信息；
三维体内吸收特性分布检测方法的步骤为：首先泵浦光源1发射的泵浦光束经调制后会聚到待测样品8的上表面，探测光源5发射的探测光束经调制后会聚到待测样品8的上表面，且泵浦光束、探测光束均朝向待测样品8上表面的同一辐照点，由待测样品8下表面透射出的探测光束由第二探测光收集透镜14收集、再依次经过第二探测光空间滤光器15和第二探测光波长选择滤光器16的滤光调节后，进入第二光电探测器17进行探测，第二光电探测器17所测得的光热信号是由激光诱导热透镜效应引起的，该光热信号反映的是待测样品8三维体内的吸收特性利用样品扫描运动装置9带动待测样品8运动实现测样品三维体内的逐点扫描，从而获得待测样品8的三维体内吸收特性分布信息。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置，其特征在于：包括有从前往后顺次设置的泵浦光源和泵浦光调制装置，从前往后顺次设置的第一探测光收集透镜、第一探测光空间滤光器和第一光电探测器，从前往后顺次设置的第二探测光收集透镜、第二探测光空间滤光器和第二光电探测器，以及探测光源和用于驱动待测样品移动的样品扫描运动装置，所述的泵浦光调制装置的出射端、探测光源均朝向固定于样品扫描运动装置上的待测样品上表面的同一辐照点，所述的待测样品上表面反射出的探测光束朝向第一探测光收集透镜的入射面，所述的待测样品下表面透射出的探测光束朝向第二探测光收集透镜的入射面。
2.根据权利要求1所述的三维吸收特性检测装置，其特征在于：所述的泵浦光源和探测光源均为单色光源。
3.根据权利要求2所述的三维吸收特性检测装置，其特征在于：所述的泵浦光源和探测光源均为激光光源。
4.根据权利要求1所述的三维吸收特性检测装置，其特征在于：所述的泵浦光调制装置的后端还顺次设置有泵浦光扩束装置和泵浦光聚焦透镜，泵浦光聚焦透镜的出射端朝向固定于样品扫描运动装置上的待测样品的上表面。
5.根据权利要求1所述的三维吸收特性检测装置，其特征在于：所述的探测光源的后端还顺次设置有探测光扩束装置和探测光聚焦透镜，探测光聚焦透镜的出射端朝向固定于样品扫描运动装置上的待测样品的上表面。
6.根据权利要求1所述的三维吸收特性检测装置，其特征在于：所述的第一探测光空间滤光器和第一光电探测器之间设置有第一探测光波长选择滤光器。
7.根据权利要求1所述的三维吸收特性检测装置，其特征在于：所述的第二探测光空间滤光器和第二光电探测器之间设置有第二探测光波长选择滤光器。
8.根据权利要求1所述的三维吸收特性检测装置，其特征在于：所述的样品扫描运动装置为横纵向水平移动机构，样品扫描运动装置带动待测样品进行横向或纵向的水平移动，让泵浦光源和探测光源的辐照点在待测样品表面进行二维逐点扫描、在待测样品体内进行三维逐点扫描。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921368525.5U CN210533985U (zh) | 2019-08-22 | 2019-08-22 | 基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921368525.5U CN210533985U (zh) | 2019-08-22 | 2019-08-22 | 基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210533985U true CN210533985U (zh) | 2020-05-15 |
Family
ID=70602402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201921368525.5U Active CN210533985U (zh) | 2019-08-22 | 2019-08-22 | 基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210533985U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110470632A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-19 | 合肥利弗莫尔仪器科技有限公司 | 基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置和方法 |
-
2019
- 2019-08-22 CN CN201921368525.5U patent/CN210533985U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110470632A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-19 | 合肥利弗莫尔仪器科技有限公司 | 基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置和方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103712993B (zh) | 透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测方法及装置 | |
| CN102680213B (zh) | 大口径光学元件光学特性的快速检测方法及装置 | |
| CN103884704A (zh) | 分光瞳激光共焦布里渊-拉曼光谱测量方法及装置 | |
| CN101609001B (zh) | 基于相位物体单脉冲反射测量材料非线性的方法 | |
| CN108562547A (zh) | 激光晶体热应力双折射系数测量装置及其方法 | |
| CN111504612A (zh) | 一种多光源激光损伤阈值的测试装置 | |
| CN105928906A (zh) | 一种随温度变化的材料反射率动态测量系统以及测量方法 | |
| CN106092901A (zh) | 一种基于表面波的声信号探测器和反射式光声显微镜 | |
| CN109283046B (zh) | 一种非接触式材料弹性应力应变自动测量系统 | |
| CN105737982A (zh) | 一种光热偏转光谱检测装置及检测方法 | |
| CN210533985U (zh) | 基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置 | |
| CN102721664B (zh) | 一种多光束激光诱导红外辐射成像装置及方法 | |
| CN112595493B (zh) | 一种激光损伤阈值和非线性吸收的共靶面测量装置和方法 | |
| CN102252828A (zh) | 一种监测高反射光学元件在激光辐照下反射率实时变化的方法 | |
| CN203069523U (zh) | 光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测装置 | |
| CN112525952A (zh) | 一种主动式红外无损检测装置及其检测方法 | |
| CN109900737A (zh) | 基于等效温度的光学元件弱吸收测试装置及方法 | |
| CN103712780B (zh) | 一种光纤内部吸收特性的检测方法及检测装置 | |
| CN106525804A (zh) | 一种荧光免疫层析仪器的光学结构 | |
| CN115839930A (zh) | 一种通过等离激元共振测量液体折射率的光学平台 | |
| CN106404695B (zh) | 分光光度计 | |
| CN110470632A (zh) | 基于激光诱导光热效应的三维吸收特性检测装置和方法 | |
| CN105510234A (zh) | 一种基于光纤传感的激光激发热波信号检测装置 | |
| RU2375677C1 (ru) | Измеритель шероховатости | |
| JPH04118540A (ja) | 光学部品の欠陥検出方法及びその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |