激光损伤阈值的单位换算
【CN109668906A】一种用于测定光学膜层激光损伤阈值的测量方法及装置【专利】
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CN 109668906 A
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权 利 要 求 书
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1 .一种用于测定光学膜层激光损伤阈值的测量方法 ，其特征在于 ：将激光输出系统 (100)输出的测量光束通过光束分束装置(300)分为完全相同的两束光束；其中的一束输入 至 用于记录光束强度的光束 质量诊断 系统 (400) 中 ；另一束光束照射在光学膜层 (900) 上 ； 当该照射在光学膜层 (900) 上的 光束强 度达到或超过膜层损伤的阈值 ，则该光信息采集装 置 (600) 中接收 到带有光学膜层 (900) 基底元素的 谱线 ，根据光束 质量诊断 系统 (400) 中的 光束能量、光斑直径确定该光学膜层(900)的损伤的阈值。
代理人 薛布赫
(51)Int .Cl . G01N 21/95(2006 .01) G01N 21/71(2006 .01) G01N 21/31(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109668906 A (43)申请公布日 2019.04.23
( 54 )发明 名称 一 种 用于 测定光学 膜层激光 损伤阈 值的 测
量方法及装置 ( 57 )摘要
针对现有技术中的膜层激光损伤阈值测量 存在较大的主观因素，导致测量的膜层激光损伤 阈值不准确，本发明提供一种用于测定光学膜层 激光损伤阈值的测量方法及装置，其光输出系统 输出的测量光束通过光束分束装置分为完全相 同的两束光束；其中的一束输入至用于记录光束 强度的光束质量诊断 系统中 ；另一束光束照射在 光学膜层上；当该照射在光学膜层上的光束强度 达到或超过膜层损伤的阈值，则该光信息采集装 置中接收到带有光学膜层基底元素的谱线，根据 光束质量诊断系统中的光束能量、光斑直径确定 该光学膜层的损伤的阈值。本发明极大的提高了 光学膜层激光损伤阈值测量的准确性。
损伤阈值与波长的换算-概述说明以及解释
损伤阈值与波长的换算-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分旨在介绍文章的主要内容，即损伤阈值与波长的换算关系。
在材料科学和工程领域中，损伤阈值是指材料在外界作用下引发损伤的最低强度或能量值，而波长则表示光、声波或其他波动的空间周期长度。
损伤阈值的准确测量和掌握对于材料的设计和使用至关重要。
了解材料受到外界波长变化时的响应，可以帮助我们预测材料的损伤行为和耐久性。
因此，深入研究损伤阈值与波长之间的关系具有重要的理论和实际意义。
本文将首先介绍损伤阈值的定义，探讨不同条件下损伤阈值的测量方法和影响因素。
随后，我们会解释波长的物理意义以及与损伤阈值的关系。
通过多个实例和实验研究，我们将阐述不同波长对损伤阈值的影响，并探讨其背后的物理机制。
最后，我们将总结损伤阈值与波长的换算关系，提供一些实用的计算方法和公式。
同时，我们还会展望损伤阈值与波长在材料科学和工程领域中的应用前景。
通过对损伤阈值与波长关系的深入研究，我们可以更好地设计和制造具有优异性能和耐久性的材料，推动科技进步和工程应用的发展。
在结束语部分，我们将对本文的研究内容和结论进行总结，并强调该研究对材料科学和工程领域的重要性。
我希望本文可以为读者提供有益的信息，促进对损伤阈值与波长关系的深入理解和应用。
文章结构部分的内容可以如下所示：1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将对整篇文章的背景和意义进行概述，并介绍本文的结构和目的。
首先，将介绍损伤阈值和波长的基本概念及其重要性。
然后，将说明文章的主要内容和结构安排，以及本文的目的。
正文部分将详细探讨损伤阈值的定义、波长的物理意义以及损伤阈值与波长的关系。
首先，将介绍损伤阈值的定义，包括其起源、发展和应用领域。
然后，将解释波长的物理意义，包括其在光学和物理领域的作用以及相关的基本原理。
接下来，将深入研究损伤阈值与波长之间的关系，探讨它们之间的数学模型和相互影响的因素。
此外，还将探讨损伤阈值和波长在不同条件下的变化规律，以及它们对光学材料和器件性能的影响。
激光器的损耗与阈值条件
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r1
L
r2
(3)
2.2激光器的损耗与阈值条件
I 2 r1 r2 I1 exp(G0 a内)2L
I out t1 r2 I1 exp(G0 a内)2L
I3
I h a1I1" a1 r2 I1 exp( G0 a内)2L
(4) I1 ' ' I 2 总镜面损耗 Iout Ih ,即
增益系数的阈值条件为：
G a总
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G0 G阈 a总； 1 IM IS
2.2激光器的损耗与阈值条件
对非均匀介质有 : G阈
0 GD
(1 I M I S )
12
a总
二. 粒子数密度反转分布值的阈值 n阈 ：
G阈＝n阈 B21
a 总c hν f (ν)＝a总 n阈＝ B21 hν f (ν) c A21 (c )3 c3 B21 3 8hν 8hν3 3
n2 n阈
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三种激光器的有关参数
2.2激光器的损耗与阈值条件中原工学院Βιβλιοθήκη 理学院第二章 激光器的工作原理
2.5 激光器的损耗与阈值条件
2.5.1 激光器的损耗
一. 内部损耗
2.2激光器的损耗与阈值条件
I I0 exp Gz
I I 0 exp(G a内) z
a内——内部损耗系数，具有L-1（长度）量纲
二. 镜面损耗 r1I(或r2I) t1I(或t2I) a1I(或a2I) r1 r2——M1 M2 的反射率 t1 t2——M1 M2 的透射率
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2.2激光器的损耗与阈值条件
DOE的损伤阈值
DOE的损伤阈值衍射光学元件简称为DOE，目前在高端激光加工设备中的应用越来越普遍，能够现实极佳的光学加工效果。
随着激光技术的发展，商用激光器功率不断增加，许多系统集成商和用户担心，衍射光学元件（DOE）可能无法承受这么高的功率。
因此，激光损伤阈值（LIDT 或LDT，laser induced damage threshold）的参数是选择光学元件时重要的参数之一。
激光器覆盖了很宽的波长范围内（从紫外到远红外）和时间范围（超快到持续波），不同的激光对应不同的损伤原理。
超短脉冲（t <0.5 [ns]）纳秒脉冲（0.5 [ns] <t <100 [ns]）连续波（CW）（t> 1 [μs]）损伤类型介电击穿介电击穿材料过热，导致化学降解雪崩电离·对于高脉冲重复率，可能会出现热效应，类似于CW光束。
在实际应用中，有三个主要影响激光损伤阈值LDT的因素。
1）制造工艺- 原材料和制造过程中的缺陷。
选择具有高光学质量（表面质量20-10 Scratch-Dig或更好的熔融石英）的基片。
整个制造过程在洁净无尘的实验室中，还会对每个元件进行缺陷检查。
2）镀膜层- AR镀膜层中的污染物。
使用具有高QA的离子辅助沉积（IAD）抗反射（AR）膜层。
3）使用- 热恢复期，元件的使用环境以及清洁和维护方式。
Holo/Or制定了安全使用和清洁的协议，以及彻底的LDT测试（参见下面的示例）。
衍射光学元件DOE的激光损伤阈值测试（LASHARE EU project）实验方法：在实际生产环境中（非洁净室）用激光照射DOE的8个不同位置，并持续增加每一束激光的功率，如果镜片表面没有损伤，则表示当前功率密度在损伤阈值之下，一旦出现打坏的情况则说明此时超过了损伤阈值。
测试流程：波长1030 [nm]重复频率800 [kHz]脉宽 6 [ps]空间脉冲形状高斯光时间脉冲形状高斯光照射持续时间30 [s]照射位置P. 1, …, 8每个位置P的照射间隔 5 [s]每个位置P之间的距离~1 [mm]焦点直径（表面）70 [um]重复实验次数 5用于测试的DOE参数：材料：紫外熔融石英表面质量：20-10 Scratch-Dig（或更好）镀膜性能：Ravg <0.2％DOE的镀膜类型这里准备了三组不同的DOE进行测试，无增透膜、单面镀膜（非衍射面）和双面镀增透膜。
不锈钢 激光损伤阈值
不锈钢激光损伤阈值
不锈钢材料的激光损伤阈值是指在激光束照射下，材料表面受损的最低激光功率密度。
当激光功率密度高于损伤阈值时，材料表面会发生显著的形变、熔化或蒸发，从而造成激光损伤。
不锈钢材料通常含有少量的铬、镍等合金元素，使其具有良好的耐腐蚀性能和高温强度。
因此，不锈钢在激光加工中具有一定的抵抗能力，较高的激光功率密度才能引起不锈钢的损伤。
激光损伤阈值的大小取决于不锈钢的成分、晶体结构、内部缺陷等因素。
首先，不锈钢的成分对激光损伤阈值有一定的影响。
一般来说，含有较高合金元素的不锈钢材料，比如310S、316L等，其激光损伤阈值较高，这是因为高合金元素能够增加材料的热稳定性和热导率，使得材料能够更好地分散和承受激光的能量。
其次，不锈钢的晶体结构也会影响激光损伤阈值。
晶体结构的紧密程度会影响材料的热传导性能和热膨胀系数。
晶体结构越紧密的不锈钢，其热传导性能较好，热膨胀系数较小，从而使其激光损伤阈值较高。
另外，不锈钢材料中存在的内部缺陷也会影响激光损伤阈值。
内部缺陷如晶界、夹杂物、气孔等会导致激光能量的局部集中，从而加速材料的损伤。
一般来说，内部缺陷越多的不锈钢，其激光损伤阈值越低。
总体来说，不锈钢材料的激光损伤阈值在几十到几百兆瓦/平方厘米之间。
具体数值还会受到激光波长、光束横断面质量、脉冲宽度、加工速度等因素的影响。
在实际应用中，了解不锈钢的激光损伤阈值对于确定合适的激光加工参数、避免激光损伤以及保护激光处理系统具有重要意义。
因此，在激光加工不锈钢材料时，应根据具体情况选择适当的激光功率密度，并进行合理的工艺控制和监测。
thorlabs损伤阈值
thorlabs损伤阈值
Thorlabs是一家在光学和光电子领域中极具影响力的公司。
在光学激光系统中，光学组件的损伤阈值是一个非常重要的参数。
而Thorlabs的光学组件在这个方面具有很高的性能和稳定性。
损伤阈值是指材料或器件在受到辐射或强光作用时，能承受的最大光能量密度。
超过该阈值时，材料或器件将发生永久性损坏。
损伤阈值与材料的光学特性、表面状态、材料结构等因素有关。
Thorlabs的光学组件具有优异的损伤阈值。
例如，其镀膜反射镜的损伤阈值可达到2.5 J/cm2，高于同类产品的平均水平。
这得益于Thorlabs在材料选择、制备工艺和表面处理等方面的不断创新和优化。
Thorlabs的光学组件的损伤阈值测试也十分严格和规范化。
Thorlabs的损伤阈值测试设备采用标准的测试方法和参数，确保测试结果的可靠性和可重复性。
同时，Thorlabs的产品质量控制也非常严格，保证每个产品都符合设定的损伤阈值标准。
除了损伤阈值，Thorlabs的光学组件还具有很多优异的性能特点，比如低损耗、高反射率、高透过率等。
这些特点使得Thorlabs 的产品在激光技术、光子学研究、医疗设备、通信等领域中广泛应用。
总之，Thorlabs的光学组件在损伤阈值方面表现出色，这得益于Thorlabs在材料、工艺、表面处理等方面的创新和优化，以及严格的测试和质量控制。
Thorlabs的光学组件在实际应用中具有很高的可靠性和稳定性，是值得信赖的光学元器件供应商。
光学薄膜激光损伤阈值测试系统及其方法与设计方案
本技术涉及一种光学薄膜激光损伤阈值测试方法，包括如下步骤：S1、测试得到光学薄膜单脉冲激光损伤时的激光能量密度Fth；S2、使单脉冲激光对光学薄膜进行辐照，记录下光学薄膜表面激光损伤边界不再增大时的激光损伤区域边界坐标(xi,yi)，同时记录下单脉冲激光辐照的次数n；S3、将激光能量密度的高斯分布与激光损伤区域分布对照，得到光学薄膜多脉冲激光辐照损伤时的激光损伤阈值FN；S4、不断改变入射的激光能量密度，重复执行步骤S2、S3，得到不同脉冲数目的飞秒激光辐照下光学薄膜的激光损伤阈值曲线。
有益效果是不仅仅保证多脉冲激光辐照下光学薄膜激光损伤阈值测量准确性、同时大大提高多脉冲辐照下光学薄膜损伤阈值的测试效率。
技术要求1.一种光学薄膜激光损伤阈值测试系统，其特征在于：所述测试系统包括飞秒激光器(1)、两个反射镜(2)、能量衰减系统(3)、机械快门(4)、聚焦透镜(5)、楔形片(6)、光束质量分析仪(7)、能量计(8)、供光学薄膜(9)放置的二维移动平台(10)、CCD相机(11)和电脑(12)，所述电脑(12)设有数据输出卡(13)和运动控制卡(14)；所述飞秒激光器(1)连接至数据输出卡(13)，所述二维移动平台(10)连接至运动控制卡(14)，所述光束质量分析仪(7)、能量计(8)、CCD相机(11)连接至电脑(12)，所述数据控制卡(13)用于控制飞秒激光器(1)输出飞秒激光，所述运动控制卡(14)用于控制二维移动平台(10)的水平和垂直移动，所述光学薄膜(9)安装在二维移动平台(10)上，所述CCD相机(11)摄像头对准光学薄膜(9)；所述飞秒激光器(1)、两个反射镜(2)、能量衰减系统(3)、机械快门(4)、聚焦透镜(5)、楔形片(6)在一个激光光路上，所述光束质量分析仪(7)和能量计(8)用于分别收集楔形片(6)反射方向的激光光束，所述光束质量分析仪(7)用于激光质量分析，所述能量计(8)用于测量激光的能量；所述光学薄膜(9)表面接收楔形片(6)透射方向的激光光束，所述反射镜(2)、能量衰减系统(3)用于调整飞秒激光器(1)发出的激光能量密度，所述机械快门(4)用于调整到达光学薄膜(9)表面激光的脉冲数目，所述聚焦透镜(5)用于调节激光光束焦点到光学薄膜(9)表面，所述CCD相机(11)用于记录激光光斑在光学薄膜(9)表面的位置。
波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法及系统与制作流程
本技术公开了一种波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法及系统，该方法以不同波长激光辐照波长分离薄膜的不同损伤机理及损伤形貌作为依据，将缺陷损伤点对应的致损波长激光进行判定，并将缺陷损伤的时间以及二维空间中位于高斯光斑内的坐标进行判断进行能量密度细化分析，结合缺陷损伤点的深度以及两波长激光各自对应的电场，完成对缺陷损伤点在时间与三维空间的能量密度进行细分，有效地解决了国际标准测试法中，无法判定缺陷损伤对应波长激光能量，将高斯光斑内不均匀分布的激光能量密度以及缺陷损伤点等效的看作为均匀分布，并将峰值能量密度作为缺陷损伤能量密度，忽略缺陷损伤的时间以及纵向电场影响所带来的问题，提高了测试精度。
权利要求书1.一种波长分离薄膜缺陷激光损伤阈值的测试方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1，将经波长分离薄膜分离得到的反射波长激光和透射波长激光同时重叠辐照在金属膜表面，并记录激光光斑在金属膜表面的位置；S2，将测试样品水平移动至金属膜的位置，将反射波长激光和透射波长激光的入射峰值能量密度调制至其各自单独辐照时10％损伤概率对应的激光能量密度；S3，将反射波长激光和透射波长激光同时重叠辐照在测试样品上，记录测试样品上单独出现的缺陷损伤点的坐标和损伤时间；S4，根据记录的缺陷损伤点的坐标和损伤时间以及反射波长激光和透射波长激光的入射峰值能量密度分别计算出反射波长激光和透射波长激光在时间与二维空间维度中累计的激光能量密度；S5，利用扫描电子显微镜观察缺陷损伤点的损伤形貌，根据损伤深度判断出致损激光；根据缺陷损伤点的深度判断其各波长激光对应电场，并结合反射波长激光和透射波长激光在时间与二维空间维度中吸收的激光能量密度计算反射波长激光和透射波长激光在时间与三维空间维度中吸收的激光能量密度；S6，重复步骤S3-S5，将反射波长激光和透射波长激光重叠辐照在测试样品的不同位置，选取出多次辐照中致损激光在时间与三维空间维度吸收的最低的激光能量密度并将该激光能量密度以及其对应的另一波长激光吸收的能量密度作为测试样品的缺陷激光损伤阈值。