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光学元件损伤在线检测装置及实验研究

更新时间：2019-09-13 06:57:02 大小：270K 上传用户：杨义查看TA发布的资源 标签：光学元件 下载积分：0分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

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ꢀ第 16 卷 ꢀ第 4 期  
ꢀ2004 年 4 月  
强
激
光
与
粒
子
束
Vol. 16 ,No. 4 ꢀ  
Apr. ,2004 ꢀ  
HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS  
(
)
文章编号 : ꢀ100124322 2004 0420465204  
光学元件损伤在线检测装置及实验研究Ξ  
任冰强 , ꢀ黄惠杰 , ꢀ张维新 , ꢀ赵永凯 , ꢀ韩广礼 , ꢀ杜龙龙 , ꢀ王树森 , ꢀ路敦武  
( 中国科学院 上海光学精密机械研究所 ,上海 201800)  
ꢀꢀ摘 ꢀ要 : ꢀ利用暗场成像原理 ,研制成功一套应用于大型激光装置的光学元件损伤在线检测装置 ,并在多  
程放大系统上进行了实验研究。与传统的检测手段相比 ,该检测装置可以实现对光学系统的在线检测 ,并可对  
损伤点的图像进行分析处理 ,最后提出通过减小像差和扩大检测范围的方法来改进该装置的检测效果。  
ꢀꢀ关键词 : ꢀ光学元件 ; ꢀ光学损伤检测 ; ꢀ暗场成像技术  
ꢀꢀ中图分类号 : ꢀTH247 ꢀꢀꢀꢀ文献标识码 : ꢀA  
ꢀꢀ在大型激光装置中 ,光束因非线性效应而产生自聚焦现象。自聚焦将导致光束最终形成高强度的细丝 ,从  
而对装置中的光学元件造成损伤 ,如光学元件表面膜层被破坏、内部形成丝状裂纹等[1～3] 。这些损伤会产生极  
( )  
( )  
大的危害 ,其主要表现在以下几个方面 : 1 光束质量下降 ; 2 在损伤点产生的热效应会造成光学元件的爆炸 ;  
3 由于光束在损伤点的衍射造成其它光学元件的损伤等[4] 。以前对于光学元件损伤的检测 ,主要利用非激光  
( )  
光源照明并靠人眼来观测 ,其缺点是费时费力 ,检测效率低 ,且有很大的不确定性。利用光学元件损伤在线检  
测装置 ,可以对整个光学系统进行在线检测 ,并可对损伤点的图像进行存储分析。  
ꢀꢀ通常 ,光学元件损伤在线检测装置采用暗场成像技术 ,以提高系统的分辨率与图像的对比度。所谓暗场成  
像 ,就是用主动式光源照明被检的光学元件 ,如光学元件存在损伤 ,则损伤点会产生散射光 ,利用成像光学系统  
接收损伤点产生的后向散射光 ,则可在暗背景下观察到明亮的损伤图像。如被检测光学元件无损伤 ,则视场总  
是暗场。为了提高光束传输效率 ,照明光源的波长一般与被检光路的工作波长接近或相同。  
1 ꢀ检测装置结构及主要参数  
ꢀꢀ如图 1 所示 ,在线检测装置主要由照明平行光管、接收平行光管和图像接收与处理系统组成 ,其中的分光  
镜使照明平行光管与接收平行光管共光轴。由激光器发出的光束经照明平行光管准直后透过分光镜 ,再由平  
面反射镜导入被检光学系统。如果被检光学系统中的光学元件表面或内部有损伤 ,则损伤点的后向散射光经  
平面反射镜和分光镜反射后进入接收平行光管 ,损伤点就成像在 CCD 摄像机靶面上 ,图像由计算机记录。通  
过软件对图像进行分析和处理后 ,给出损伤的光学元  
件在被检光学系统中的位置和损伤点的尺寸。接收平  
行光管为内调焦平行光管 ,可以实现对不同位置处的  
损伤元件进行逐一调焦成像。本检测装置中各部分的  
主要参数和功能如下。  
( )  
ꢀꢀ 1 照明平行光管 :照明光源为半导体激光泵浦的  
μ
Nd : YVO4 激光器 ,波长为 11064 m ,功率可调 ,最大功  
( )  
率为 200mW;照明光束口径为 <65mm。 2 接收平行光  
管 :这是一个内调焦平行光管 ,通光口径为 <142mm ,焦  
Fig. 1 ꢀSchematic configuration of the inspection apparatus  
图 1 ꢀ检测装置结构示意图  
ω
距 f = 107. 2cm ,视场角 2 = 014° ,理论分辨率为 1″,实  
)
测分辨率为 3″,调焦范围为[1. 5m , ∞ 。在距离平行  
(
光管 5m 处 ,实际的空间分辨率小于 011mm ,能够满足大型激光装置中对光学元件损伤的检测分辨率要求 通  
[4]  
)
( )  
。 3 分 光 镜 : 透 射 照 明 光 束 , 反 射 成 像 光 束 , 将 照 明 平 行  
常要 求 检 测 空 间 分 辨 率 小 于 115mm  
( )  
光管和接收平行光管光轴合二为一 。4 反射镜 :将照明光束导入被检光学系统 ,同时将光学元件损伤点产生  
Ξ
收稿日期 :2003205208 ; ꢀꢀ修订日期 :2003210210  
基金项目 :国家 863 计划项目资助课题  
(
)
作者简介 :任冰强 1978 — , 男 ,河南安阳人 ,助理工程师 ,主要从事光学检测仪器与设备研制 ;E2mail : ldwsiofm @mail. shcnc. ac. cn。  
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.  

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