光学薄膜激光损伤阈值测试系统及其方法与设计方案
【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
CN 109668906 A
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。
激光损伤阈值
激光损伤阈值Newport理波原创在光学实验和应用中，当选择光学元件时，一个很重要的因素是光学元件是否可以承受光辐射带来的影响，这一点在高功率激光应用中尤为重要。
光辐射对光学元件的损伤主要有三种形式：一是因光吸收导致的热效应；二是短脉冲激光辐射下造成的介质击穿；三是超短脉冲激光下，因极高的峰值功率而直接导致的物质化学键破坏。
衡量一个光学元件承受光辐射能力的参数是激光损伤阈值，代表元件可以承受的最大光功率密度（连续光源）或最大能量密度（脉冲光源），常见单位分别是W/cm2和J/cm2。
本篇我们将对不同形式的激光光源对应的激光损伤阈值进行讨论。
连续激光对光学元件的损伤，主要是由光吸收形成的热效应造成的，损伤阈值由最高可承受的激光功率密度表示。
例如，计算一个功率为50mW的Nd:YAG激光器的功率密度，波长1064nm，光束直径0.8 mm。
首先，计算激光的光斑面积大小：光斑面积= πr2= 3.14 x (0.4 mm)2= 5.024 x 10-3 cm2然后计算功率密度，即每单位面积上的激光功率：功率密度= 激光功率/ 光斑面积=9.95 W/cm2把它与光学元件的损伤阈值比较，来判断该光学元件是否适用。
对于一束高斯激光光束，为了保险起见，通常需要在计算得到的激光功率密度上乘以2，代表高斯光束中心区域的较高功率密度。
请注意，光学元件的激光损伤阈值随波长成比例关系。
例如，在532nm处的损伤阈值大约是1064nm处阈值的一半。
光学元件在脉冲激光下的损伤阈值，通常由最大可承受的脉冲能量密度来表示。
对于脉冲宽度在微秒和纳秒之间的脉冲激光，损伤阈值和脉冲的时域宽度的平方根成比例关系。
例如，一个光学元件在1µs脉冲下的损伤阈值，是其在10ns脉冲下损伤阈值的10倍。
Newport提供的光学元件，一般都会给出两种激光损伤阈值，一种对应连续激光，一种对应10ns脉宽的脉冲激光。
假如有一光学元件在10ns脉冲下的损坏阈值是2J/cm2，那么它在同样波长的1µs的激光脉冲下的损伤阈值则是2J/cm2 * (10-6 sec/ 10 x 10-9 sec)1/2 =20 J/cm2。
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。
基于损伤程度量化评估的光学薄膜元件激光损伤阈值测量方法
基于损伤程度量化评估的光学薄膜元件激光损伤阈值测量方法辛磊;杨忠明;孟君;刘兆军
【期刊名称】《红外与激光工程》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】光学薄膜元件是高功率激光器中的关键器件,其抗激光损伤的能力对整个激光系统的运行至关重要。
精确测量薄膜元件激光诱导损伤阈值对提升激光器使用寿命与出光效率有着重要意义。
提出一种新型激光损伤程度量化评估法,该方法对薄膜元件在不同能量密度下的激光损伤程度量化分析,通过损伤趋势拟合,评估激光损伤阈值。
对激光损伤区域的量化采用图像超分辨白光显微干涉测量法,可实现纳米量级测量精度。
通过仿真验证该测量方法可实现纳米量级损伤结构的三维重构,重构损伤区域误差小于0.01%。
在实验部分,以激光谐振腔镜及窗口片为测试样品,无需大量重复性激光损伤实验,基于单片样品在一组不同能量密度激光束照射下产生的单次损伤结果实现测量,结果数据与S-on-1方法吻合,偏差小于0.5 J/cm^(2),两个样品多次测量结果的标准差分别为0.361 J/cm^(2)和0.064 J/cm^(2)。
【总页数】10页(P193-202)
【作者】辛磊;杨忠明;孟君;刘兆军
【作者单位】山东大学信息科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN247
【相关文献】
1.提高光学薄膜激光损伤阈值的途径
2.基于光散射及灰度值作为判据的光学薄膜激光损伤阈值测量系统
3.光学薄膜激光损伤阈值测试方法的介绍和讨论
4.He-Ne散射光检测光学薄膜激光损伤阈值
5.光学薄膜激光损伤阈值的智能检测研究
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He-Ne散射光检测光学薄膜激光损伤阈值
Ｈｆ ２ｓ Ｏ２ ｅｌｃｉｅ ｃ ａ ｉｇ ｓ ｐ ｒｏ ｍｅ ．Ｔｈ ａ ｕ ｅ ｅ ｕｔ ｗａ ｏ ｐ ｒｄ ｗｉ ｈ ｔｏ Ｏ ｉ ｆ ｔｖ ｏ ｔｎ ｓｗａ ｅ ｆ ｒ ｄ ／ ｒ ｅ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ｒ ｓ ｌ ｓ ｃ ｍ ａ ｅ ｔ ｔ ａ ｆ ｈ
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第２ 卷 第 １ ９ 期 ２０ ０ ８年 １月
文章 编 号 ： ０ ２ ２ ８ （ ０ ８ ０ — １ １０ １ ０ — ０ ２ ２ ０ ） １０ ３ — ５
应 用 光 学
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＡｐ ｌ ｄ Ｏｐｉｓ ｏ ｒ ａ ｐｉ ｔ ｏ ｅ ｃ
ｔ ｉ ｉｍ ｒ ｎ ｔ Ａ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔ ｓ ｓ ｅ ｔ ｅ Ｎ ｅ ｌｓ ｒ ｓ ａ ｔ ｒ ｄ ｌ ｔ ｗ ａ ｅ ｏ ｄ ｔ ｃ ｈ ｎ ｆｌ ｏ ｏ ． ｍ ａ ｕｒ ｍ ｎ ｙ ｔ ｍ ｗｉｈ Ｈ — ａ ｅ ｃ ｔ ｅ ｅ ｉ ｇｈ ｓ ｓ ｔ ｕｐ ｔ ｅ ｅ ｔ ｔ ｅ ｌ ｓ ｒ ｉ ｄｕ ｅ ａ ａ ｈｒ ｓ ｌ ｆ ｏｐ ｉａ ｔ ｎ ｆｌ ｓ Ｔｈｅ ｄ ｍ ａ ｅ ｅ ｔ ｎ ｆｌ ｓ ｗ ａ ｈ ａ ｅ —ｎ ｃ ｄ ｄ ｍ ｇｅ ｔ ｅ ｈｏ ｄ ｏ ｔｃ ｌ ｈｉ ｉ ｍ ． ａ ｇｅ ｌ ｖ ｌｏｆ ｈｉ ｉｍ ｓ
一种激光损伤阈值测试新方法
处只辐照一次 。采用 ＵＬＳ３６４８型 Ａｖａｎｔｅｓ光谱仪 ，测试范围 为 ２４０￣１ ０７５ ｒｌｌＴＩ，对 聚焦 后的样 品所 发 出的闪光光谱进 行 采集 ，分辨率为 ０．０９ ｎｎｌ，并采用 同步触发方式。
电子在运动过程中靠近离子时 ，受 到离子库仑 力 的作用 ，其
运动速度 和方 向发 生 变化 ，同时辐 射 出光 子 ，如 图 １（ａ）所
第 ３ ６卷 ，第 ５期 ２ ０ １ ６年 ５月
光 谱 学 与 光 谱 分 析
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ
Ｗｏ１．３６，Ｎｏ．５，ｐｐ１２９６—１２９９
Ｍ ａｙ，２０１６
一 种 激 光 损 伤 阈值 测 试 新 方 法
葛锦 蔓 ，苏俊宏 ，陈 磊 ，吕 宁
收 稿 日期 ：２０１５—０８—３０。修 订 日期 ：２０１５—１２—１５ 基金项 目：国家 自然科学基金项 目（６１３７８０５０），国际科 技合作项 目（２０１３ＤＦＲ７０６２０）资助 作者简介 ：葛锦蔓 ，女 ，１９８４年生 ，南京理工大学 电子工程与光电技术学 院博士研究生 ｅ－ｍａｉｌ．￣ｍ１２９＠１６３．ｃｏｍ
１．南 京理工 大学 电子工程与光电技术学 院，江苏 南京 ２１００９４ ２．西安工业 大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室 ，陕西 西安 ７１００２１
摘 要 随着激光器朝 向大功率 、高能量的方 向发展 ，激光损 伤阈值成 为 了衡量 光学元件 抗激光损 伤能力 的重要参数之一 ，因此 ，能否准确地测量 出光学元件的激光损伤 阈值成为研究 的重 点。而光学元件激光损伤 阈值测试 的关键是能否准确地判别光学元件是否发生激光 损伤 。为解 决 目前 常见的损伤 判别方法 存在 的精 度低 、识别时间长 、适用材料范 围窄 、操作 复杂等不 足 ，提出 了一种新 的激光损 伤的判别方法 ，即等离子体 诊 断法 。以 Ｋ９玻璃 为例 ，搭建激光损伤阈值的测试 平台 ，利 用光纤光谱仪 采集强激光辐 照 Ｋ９玻 璃时所产 生的激 光等离子体 闪光光谱 ，并对该光谱进行诊断分 析 ，将 该光谱 中是否含 有待测试 光学元件 材料 中特 征 元 素的光谱 峰作 为其 是否收到激光 损伤 的标 准。同时 ，对 Ｋ９玻璃进行 了激 光损 伤阈值 的测试 ，并将测 试结 果与等离子体闪光法和显微镜 法所测的激光损 伤 阈值 进行 了对 比分析 。实验表 明 ，提 出 的等 离子体诊 断方 法的判别精 度高 、速度快 、测试装 置结构 简单 ，易实现在线测量 ，可 以大大地提高光学元 件激光损伤 阈值测 试工作的效率 。
1064nm高反射薄膜激光损伤阈值测量方法
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ Ｉ Ｈ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ Ｇ ＰＡＲＴＩ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ ． ３ １ ２ ，Ｎｏ ４ ．
Ａ ｐｒ ．， ２ ２ ２ １ ） ４ ０ ６ ６ ０ ｉ４ ２ （ ０ １ ０ — ９ ３ ０
作 模 式 、 振 态 、 冲重 复 频率 、 宽 、 长 、 斑尺 寸 等 ） 邢 密 切卡 关 。 目前 国 际上 存 在 的激 光 损 伤 阈值 测 偏 脉 脉 波 光 ¨
试 方 法最 主要 有 ｌＯ ， —ｎ １ Ｒ Ｏｉ 和 光栅 扫描 共 种 ， 『郁捌定 了相 应 的检测 标准 和 规范 。其 中 １ ｉ ｌ ＳＯ 一 ， Ｆ １ ｌ 并 ｌ ＿
最 耗 时 。这 ４种测 量方 式都 反 映 了薄膜 的某 种 损 伤 特性 ， 某种 程 度 上 都 表 征 了 薄膜 的抗 激 光 辐 照能 力 。 在 本 文根 据 小 同测 试方 法 所对 应 的 检测 标 准 ， １０ ｒ］波 长 ４ 。 反射 薄 膜样 品分 别进 行 了 １ｏ 一 ， —ｎ ｌ 埘 ６ ｌｌ １ １ ５高 ＿ｎ１ Ｓｏ — ，
Ｒ ｏ ～ｎ ｌ和光栅 扫 描损 伤 阈值方 式 的测量 ， 细 分 析 ｒ这 ４种 测 量方 式 及 测量 结 果 之 间 的差 异 ， 点 研究 了光 详 重
栅 扫描 测量 方 式 『 仔在 的激 光预 处理 效应 ， １ 】 并讨 论 ｒ激 光 的光斑 寸对 于 测量结 果 的影 响 。
而指 导薄 膜制 备工 艺 的优 化和 改进 。激 光损 伤 阈值 的测量 是研 究激 光 薄膜 的关 键 技 术 ， 由于 激 光损 伤 机 制 但
及薄 膜本 身结 构 的复杂 性 ， 激光 薄膜 损伤 阈值 的测
一种激光损伤阈值测试新方法
璃进 行激 光损伤阈值 的测量 。实验选用 ２个 直径 巾３Ｏ ｉｎｎ］，厚 ２ ｉｏｎ２的 Ｋ９玻璃样 品 ，根据 国际标准 ＩＳＯ ２１２５４测试 规范 ， 采用 １－ｏｎ－１的方式对样品进行了激光 辐照 ，并采用零几率 损
的线状谱 ，不同元素的线状谱 ，由于能极差 的不 同造 成 了线 状谱 的位置不 同。
光斑直径 （１／ｅ 半径 ）为 １ ｒｎｌｎ。测试样 品置 于一个 由步进 电 ７．５ Ｊ·ａｍ－。的激光能量密度辐照下 ，Ｋ９玻璃样 品并 没有损
机驱 动的二维平移台上 。激光器的单次脉冲能量 经 ３组共 １５ 伤 ，而只是空气 被 强激 光击 穿 而 导致 的等 离子 体 闪光 。因
片衰减 片组成 的衰减系统进行衰减 ，并 由一个能 量计实时进 行激光输 出能量 测试 。根据 国际标 准 ＩＳＯ ２１２５４测 试规 范 ， 采用 １－ｏｎ－１的方式对样品进行了激光辐照 ，即采用脉冲激光 器对样 品进行单脉 冲辐 照，并且样品的每一个被 测试的 区域
实验装置 如图 ２所示 ，激 光器 为基模 （ＴＥＭｏｏ）的 Ｎｄ： ＹＡＧ调 Ｑ激光器 ，输 出波长为 １ ０６４ ｎＩｎ，脉宽 （Ｆｗ ＨＭ）为 １０ ｎｓ，输 出的激光经激光扩束系统和衰减系统后 ，由透镜聚 焦 到样 品表面 ，采用刀 口扫描法测得作用在样 品表面的有效
图 ３（ａ）是 Ｋ９玻璃样 品在 ３６ ｊ·ｃｍ 的激光能量密度辐 照下所采集 到的等离子体 闪光 的光谱 图。从 图 中可 以明显看 出，存在连续光谱和和线 状谱 ，其 中连 续光谱来 自热 电子 的 轫致辐射和 电子一离子复合过程 ，而线 状谱 即为原子一离子谱 ， 表 明光谱 中所存在 的元素＿１ 。经过对线状谱的诊断 ，我们发 现 了 ｓｉ元素在 ６１４．５啪 处 的谱 峰 ，这说 明样 品 已经损 伤 。 同时 ，光谱 图中还存 在有很高 的 Ｎ峰和 。峰 ，这是强激光辐 照下产生 的激光等离子体发生 了快速膨胀 ，导致周 围空气被 压缩击穿 的结果［１ 。而 图 ３（ｂ）则为 Ｋ９玻 璃样品在 ７．５ Ｊ· Ｃｍ－ 的激光能量密度辐照下采集到的等离子体 光谱 ，经过光 谱分析后 发现 ，没 有 ｓｉ峰 ，只有 Ｎ 峰和 ０峰 。这说 明 ，在
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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。
2.一种光学薄膜激光损伤阈值测试方法，其特征在于所述测试方法运行在权利要求1所述的测试系统上，包括如下步骤：S1、调整入射激光为单脉冲激光，移动光学薄膜(9)至激光光斑位置，将入射单脉冲激光的峰值激光能量密度由高到低调节，利用1-on-1模式进行测试得到光学薄膜(9)单脉冲激光损伤时的激光能量密度Fth；S2、将入射单脉冲激光的激光能量密度调节至低于Fth的某一值F0，调整机械快门(4)为常开状态，使单脉冲激光对光学薄膜(9)进行辐照，记录下光学薄膜(9)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，计算多脉冲激光的脉冲数目为N时，辐照光学薄膜(9)的激光损伤阈值FN，N等于单脉冲激光辐照的次数n；公式如下：式中：FN(xi,yi)-激光损伤阈值，单位J/cm2；F0-入射单脉冲激光峰值激光能量密度，单位J/cm2；(xi,yi)-激光损伤区域边界坐标，单位um；ωx，ωy-激光光斑横向与纵向的高斯半径，单位um；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(9)的激光损伤阈值曲线。
3.根据权利要求2所述的一种光学薄膜损伤阈值测试方法，其特征在于：所述测试方法飞秒激光器(1)发出的激光波长为800nm。
4.根据权利要求2所述的一种光学薄膜损伤阈值测试方法，其特征在于：所述测试方法飞秒激光器(1)发出的激光脉冲宽度为65fs～120fs。
5.根据权利要求2所述的一种光学薄膜损伤阈值测试方法，其特征在于：所述测试方法飞秒激光器(1)的重复频率为1kHz。
6.根据权利要求2所述的一种光学薄膜损伤阈值测试方法，其特征在于：所述测试方法飞秒激光器(1)输出的激光能量范围为0.1mJ～1mJ。
7.根据权利要求2所述的一种光学薄膜损伤阈值测试方法，其特征在于：所述测试方法反射镜(2)、能量衰减系统(3)调整后的的激光能量密度范围为0.2J/cm2～0.5J/cm2。
8.根据权利要求2所述的一种光学薄膜损伤阈值测试方法，其特征在于：所述测试方法使用的光学薄膜(9)为高反介质膜。
9.根据权利要求2所述的一种光学薄膜损伤阈值测试方法，其特征在于：所述测试方法激光光斑的能量分布为高斯分布。
技术说明书一种光学薄膜激光损伤阈值测试系统及其方法【技术领域】本技术涉及光学检测领域，具体涉及一种光学薄膜损伤阈值测试系统及其方法。
【背景技术】强激光对光学薄膜的破坏制约着激光向高功率、高能量发展，也是影响光学薄膜稳定性、可靠性和使用寿命的重要因素。
随着超强超短激光器应用范围的不断扩大，光学薄膜或者光学元件抗损伤性能的重要性日益突出，而准确、高效地测试激光薄膜的损伤阈值是提高激光薄膜抗损伤能力的先决条件。
近年来，国际标准化委员会颁布了ISO11524-1和ISO11524-2，这是对激光引起光学元件损伤而制定的国际标准。
目前关于飞秒激光多脉冲辐照下光学薄膜损伤阈值的测量方法主要是用标准的概率法，即固定激光的脉冲数目，通过能量衰减系统将入射的激光能量按一定能量台阶从高到低逐次辐照不同样品表面，直到样品不发生损伤(零概率损伤)的最大能量密度，此时认为该能量密度为该激光脉冲数目下的激光损伤阈值。
该方法操作步骤繁琐，在特定激光脉冲辐照数下，要有多个能量台阶的测试，且每个能量台阶要测试多个点以找到零概率损伤的最大能量密度，不仅在测量过程中耗费时间，并且在需要大量的测试样品。
由于现有的飞秒激光多脉冲辐照下光学薄膜的损伤测试方法很难确保光学薄膜损伤阈值测试的高效性、准确性，因此，提出一种简单、高效、准确的飞秒激光多脉冲辐照下光学薄膜的损伤阈值测试要求越来越急迫。
【技术内容】本技术的目的是，提出一种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的光学薄膜损伤阈值测试系统。
为实现上述目的，本技术采取的技术方案是一种光学薄膜激光损伤阈值测试系统，上述测试系统包括飞秒激光器、两个反射镜、能量衰减系统、机械快门、聚焦透镜、楔形片、光束质量分析仪、能量计、供光学薄膜放置的二维移动平台、CCD相机和电脑，上述电脑设有数据输出卡和运动控制卡；上述飞秒激光器连接至数据输出卡，上述二维移动平台连接至运动控制卡，上述光束质量分析仪、能量计、CCD相机连接至电脑，上述数据控制卡用于控制飞秒激光器输出飞秒激光，上述运动控制卡用于控制二维移动平台的水平和垂直移动，上述光学薄膜安装在二维移动平台上，上述CCD相机摄像头对准光学薄膜；上述飞秒激光器、两个反射镜、能量衰减系统、机械快门、聚焦透镜、楔形片在一个激光光路上，上述光束质量分析仪和能量计用于分别收集楔形片反射方向的激光光束，上述光束质量分析仪用于激光质量分析，上述能量计用于测量激光的能量；上述光学薄膜表面接收楔形片透射方向的激光光束，上述反射镜、能量衰减系统用于调整飞秒激光器发出的激光能量密度，上述机械快门用于调整到达光学薄膜表面激光的脉冲数目，上述聚焦透镜用于调节激光光束焦点到光学薄膜表面，上述CCD相机用于记录激光光斑在光学薄膜表面的位置。
本技术的再一目的是，提出一种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的光学薄膜损伤阈值测试方法。
为实现上述目的，本技术采取的技术方案是一种光学薄膜激光损伤阈值测试方法，上述测试方法运行在上述的测试系统上，包括如下步骤：S1、调整入射激光为单脉冲激光，移动光学薄膜至激光光斑位置，将入射单脉冲激光的峰值激光能量密度由高到低调节，利用1-on-1模式进行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、将入射单脉冲激光的激光能量密度调节至低于Fth的某一值F0，调整机械快门为常开状态，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，计算多脉冲激光的脉冲数目为N时，辐照光学薄膜的激光损伤阈值FN，N等于单脉冲激光辐照的次数n；公式如下：式中：FN(xi,yi)-激光损伤阈值，单位J/cm2；F0-入射单脉冲激光峰值激光能量密度，单位J/cm2；(xi,yi)-激光损伤区域边界坐标，单位um；ωx，ωy-激光光斑横向与纵向的高斯半径，单位um；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。
优选地，上述测试方法飞秒激光器发出的激光波长为800nm。
优选地，上述测试方法飞秒激光器发出的激光脉冲宽度为65fs～120fs。
优选地，上述测试方法飞秒激光器的重复频率为1kHz。
优选地，上述测试方法飞秒激光器输出的激光能量范围为0.1mJ～1mJ。
优选地，上述测试方法反射镜、能量衰减系统调整后的的激光能量密度范围为0.2J/cm2～0.5J/cm2。
优选地，上述测试方法使用的光学薄膜为高反介质膜。
优选地，上述测试方法激光光斑的能量分布为高斯分布。
本技术与现有技术相比较具有以下有益技术效果：1.本技术提出的一种飞秒激光多脉冲辐照下光学薄膜激光损伤阈值的测试系统及其方法，可以有效地确定光学薄膜在飞秒激光多脉冲辐照下的损伤阈值，为光学薄膜在实际激光系统中多脉冲激光损伤阈值的确定提供合理的测试手段，为光学薄膜在飞秒激光系统中应用寿命提供依据。
2.本技术通过将能量密度呈高斯分布的激光光束的与激光损伤区域分布作对照，并将激光峰值能量密度作为入射能量密度，可以得到损伤区域边界处的能量密度，即飞秒激光多脉冲辐照的激光损伤阈值，可以简单、高效地实现光学薄膜多脉冲辐照下的损伤阈值测量。
3.本技术提出的一种飞秒激光多脉冲辐照下光学薄膜激光损伤阈值的测试系统及其方法，具有很高的适用性，可以针对不同的材料体系、不同膜系、不同功能等任意光学薄膜进行多脉冲激光损伤阈值测试；节省了测试样品数量和测试时间，可以用极小的区域估计光学薄膜的多脉冲损伤阈值。
【附图说明】图1是一种光学薄膜激光损伤阈值测试系统结构示意图。
图2是一种光学薄膜激光损伤阈值测试系统电脑结构示意图。