專利名稱：米級尺寸激光玻璃鉑金顆粒檢測儀及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光玻璃的光學(xué)質(zhì)量檢測，特別是一種米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀及其檢測方法。
背景技術(shù)：
待測激光玻璃是高功率激光系統(tǒng)中的重要元件，其性能對整體系統(tǒng)具有非常重要的影響。待測激光玻璃作為放大級的增益介質(zhì)，需承受很高的能量和功率密度，在待測激光玻璃熔煉過程中，有可能熔入鉬金顆粒，對于人眼可見的鉬金顆粒，可以通過強(qiáng)光照射將其檢出，而對于人眼不可見的微鉬金顆粒(直徑I 一 50 μ m)，經(jīng)過數(shù)十發(fā)的輻照后將產(chǎn)生炸裂，其大小將擴(kuò)展至百微米至毫米量級，引起微鉬金顆粒周圍局部結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而對光束產(chǎn)生吸收、散射和聚焦等，引起光束波前的調(diào)制，乃至引起后端其它光學(xué)元件的破壞。這些 可能產(chǎn)生的問題將嚴(yán)重縮短待測激光玻璃的工作壽命，降低整個系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，而更換破壞的待測激光玻璃以及隨后的光路調(diào)整將耗費(fèi)大量時間，大幅度地增加系統(tǒng)運(yùn)行的人力和物力成本。美國NIF采用工作重復(fù)頻率為30Hz，脈寬IOns的Nd =YAG激光對待測激光玻璃進(jìn)行輻照以檢測鉬金顆粒，掃描步長為2mm，即能量密度為6J/cm2對應(yīng)的光束尺寸(參見先技術(shù)Schwartz, S et al. , SPIE, VOL. 3492, 1999, 933-938·)。法國 LMJ 采用脈寬 8ns 的釹玻璃激光對待測激光玻璃進(jìn)行輻照以檢測鉬金顆粒，輻照能量密度為9J/cm2 (參見先技術(shù)Raze, G et al. , SPIE, VOL. 4932, 2002, 416-420·)。俄羅斯 Lutch 選取的輻照能量密度為7J/cm2，脈寬4. 5ns，5-10發(fā)后可將待測激光玻璃中的鉬金顆粒檢出(參見先技術(shù)Dmitriev, D. I. et al. , SPIE, VOL. 5381, 2004，62-70·)。對于待測激光玻璃中的鉬金顆粒，其破壞閾值與輻照激光的脈寬有關(guān)，脈寬越窄破壞閾值越低，破壞效果越顯著。對于特定的鉬金顆粒，需要采用一定的發(fā)次才可將鉬金顆粒檢測出，但上述待測激光玻璃鉬金顆粒檢測裝置均采用單路輸出，檢測時間受到單臺激光器重復(fù)頻率的限制，同時無法直接比較不同檢測光源工作參數(shù)下的檢測效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀的不足，提供一種米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀及其檢測方法，該系統(tǒng)可對米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒進(jìn)行快速直觀地檢測。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀，其特點在于該檢測儀包括檢測光源、光束變束移位機(jī)構(gòu)、待測激光玻璃工作臺和控制系統(tǒng)，所述的檢測光源由兩臺以上Nd :YAG激光器組成，所述的光束變束移位機(jī)構(gòu)由兩臺以上的光束變束移位模塊構(gòu)成，所述的待測激光玻璃工作臺由水平移動導(dǎo)軌的兩端分別連接在左豎直移動導(dǎo)軌和右豎直移動導(dǎo)軌上構(gòu)成的龍門結(jié)構(gòu)，所述的水平移動導(dǎo)軌可在所述的左豎直移動導(dǎo)軌和右豎直移動導(dǎo)軌上沿豎直方向移動，待測激光玻璃豎直地放置于在所述的待測激光玻璃工作臺的水平移動導(dǎo)軌上，所述的待測激光玻璃的長度方向與水平方向重合，所述的待測激光玻璃的寬度方向與豎直方向重合，所述的待測激光玻璃可在所述的水平移動導(dǎo)軌上沿水平方向移動，所述的兩臺以上Nd =YAG激光器所輸出的激光經(jīng)過各自對應(yīng)的光束變束移位模塊后，垂直地輻照在所述的待測激光玻璃的大面上，所述的控制系統(tǒng)與所述的待測激光玻璃工作臺、兩臺以上Nd =YAG激光器、兩臺以上的光束變束移位模塊分別相連并進(jìn)行控制，所述的控制系統(tǒng)通過電機(jī)驅(qū)動所述的待測激光玻璃工作臺的所述的水平移動導(dǎo)軌的運(yùn)動，帶動所述的待測激光玻璃沿預(yù)先設(shè)定的軌跡運(yùn)動，以實現(xiàn)對所述的待測激光玻璃的鉬金顆?？焖賿呙瑁瑱z測人員通過眼睛進(jìn)行觀察判斷。
所述的光束變束移位模塊由依次設(shè)置的擴(kuò)束鏡、變倍鏡和潛望鏡組成，所述的潛望鏡由依次設(shè)置的由第一反射鏡、第二反射鏡和第三反射鏡組成，所述的第一反射鏡和第二反射鏡在同一水平線上，兩片反射鏡之間的水平距離可調(diào)，所述的第二反射鏡和第三反射鏡在同一豎直線上，兩片反射鏡之間的豎直距離可調(diào)。所述的兩臺以上的Nd :YAG激光器所輸出激光的光束參數(shù)、每路之間的時間間隔和空間距離由所述的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。利用上述米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀進(jìn)行鉬金顆粒的檢測方法，其特點在于它包括以下步驟
①將米級尺寸的待測激光玻璃豎直地放置在激光玻璃工作臺的水平移動導(dǎo)軌上，待測激光玻璃的長度方向與水平方向重合，待測激光玻璃的寬度方向與豎直方向重合；
②通過控制系統(tǒng)設(shè)定兩臺以上的Nd=YAG激光器的輸出參數(shù)和每兩路激光輸出脈沖的時間間隔，接通所述的Nd =YAG激光器的電源開始工作；
③調(diào)節(jié)光束變束移位機(jī)構(gòu)的各光束變束移位模塊，使各路輸出的激光分別垂直照射在所述的待測激光玻璃的初始位置點上，將該所述的初始位置轉(zhuǎn)為數(shù)字初始坐標(biāo)，所述的控制系統(tǒng)按事先設(shè)定的掃描控制程序工作，使待測激光玻璃沿預(yù)定軌跡移動，以實現(xiàn)對所述的待測激光玻璃的鉬金顆?？焖賿呙?，檢測人員通過眼睛進(jìn)行觀察判斷。本發(fā)明的技術(shù)效果
采用的待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀結(jié)構(gòu)簡單，通過對多路Nd =YAG激光的光束參數(shù)、每路之間的時間間隔和空間距離的調(diào)節(jié)，可以靈活便捷地實現(xiàn)待測激光玻璃的鉬金顆粒快速檢測以及對檢測效果的直接比較。


圖I為本發(fā)明米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀實施例I的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明光束變束移位模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀實施例2的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
實施例I :
請參閱圖1，圖I為本發(fā)明米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀實施例I的整體結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀，該檢測儀包括檢測光源I、光束變束移位機(jī)構(gòu)2、待測激光玻璃工作臺3和控制系統(tǒng)4，所述的檢測光源I由兩臺Nd =YAG激光器11、12組成，所述的光束變束移位機(jī)構(gòu)2由兩臺光束變束移位模塊21、22構(gòu)成，所述的待測激光玻璃工作臺3由水平移動導(dǎo)軌31的兩端分別連接在左豎直移動導(dǎo)軌32和右豎直移動導(dǎo)軌33上構(gòu)成的龍門結(jié)構(gòu)，所述的水平移動導(dǎo)軌31可在所述的左豎直移動導(dǎo)軌32和右豎直移動導(dǎo)軌33上沿豎直方向移動，待測激光玻璃5豎直地放置于在所述的待測激光玻璃工作臺3的水平移動導(dǎo)軌31上，所述的待測激光玻璃的長度方向與水平方向重合，所述的待測激光玻璃的寬度方向與豎直方向重合，所述的待測激光玻璃可在所述的水平移動導(dǎo)軌上沿水平方向移動，所述的兩臺Nd =YAG激光器所輸出的激光經(jīng)過各自對應(yīng)的光束變束移位模塊后，垂直地輻照在所述的待測激光玻璃5的大面上，所述的控制系統(tǒng)4與所述的待測激光玻璃工作臺3、兩臺Nd :YAG激光器、兩臺光束變束移位模塊分別相連并進(jìn)行控制，所述的控制系統(tǒng)4通過電機(jī)驅(qū)動所述的待測激光玻璃工作臺3的所述的水平移動導(dǎo) 軌31的運(yùn)動，帶動所述的待測激光玻璃5沿預(yù)先設(shè)定的軌跡運(yùn)動，以實現(xiàn)對所述的待測激光玻璃的鉬金顆?？焖賿呙?，檢測人員通過眼睛進(jìn)行觀察判斷。如圖2所示，所述的光束變束移位模塊21由依次設(shè)置的擴(kuò)束鏡211、變倍鏡212和潛望鏡213組成，所述的潛望鏡213由依次設(shè)置的由第一反射鏡214、第二反射鏡215和第三反射鏡216組成，所述的第一反射鏡214和第二反射鏡215在同一水平線上，兩片反射鏡之間的水平距離可調(diào)，所述的第二反射鏡215和第三反射鏡216在同一豎直線上，兩片反射鏡之間的豎直距離可調(diào)。所述的兩臺Nd :YAG激光器11、12所輸出激光的光束參數(shù)、每路之間的時間間隔和空間距離由所述的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。利用上述米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀進(jìn)行鉬金顆粒的測量方法，其特征在于它包括以下步驟
①將米級尺寸的待測激光玻璃5豎直地放置在激光玻璃工作臺3的水平移動導(dǎo)軌31上，待測激光玻璃5的長度方向與水平方向重合，待測激光玻璃5的寬度方向與豎直方向重合；
②通過控制系統(tǒng)4設(shè)定兩臺Nd=YAG激光器11、12的輸出參數(shù)和每兩路激光輸出脈沖的時間間隔，接通所述的Nd :YAG激光器11、12的電源開始工作；
③調(diào)節(jié)光束變束移位機(jī)構(gòu)2的各光束變束移位模塊21、22，使各路輸出的激光分別垂直照射在所述的待測激光玻璃5的初始位置點上，將該所述的初始位置轉(zhuǎn)為數(shù)字初始坐標(biāo)，所述的控制系統(tǒng)按事先設(shè)定的掃描控制程序工作，使待測激光玻璃5沿預(yù)定軌跡移動，以實現(xiàn)對所述的待測激光玻璃的鉬金顆?？焖賿呙?，檢測人員通過眼睛進(jìn)行觀察判斷。實施例2:
圖3為本發(fā)明米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀實施例2的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本實施例與實施例I的區(qū)別在于本實施例檢測光源I由四臺Nd :YAG激光器11、12、13和14組成，所述的四路Nd :YAG激光器11、12、13和14所輸出激光的光束參數(shù)、每路之間的時間間隔和空間距離可以通過所述的控制系統(tǒng)4進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述的光束變束移位機(jī)構(gòu)2由四路光束變束移位模塊21、22、23和24構(gòu)成，分別用于控制所述的四臺Nd :YAG激光器11、12、13和14的輸出，所述的光束變束移位模塊21由擴(kuò)束鏡211、變倍鏡212和潛望鏡213組成，所述的擴(kuò)束鏡211對所述的Nd =YAG激光器11的輸出激光進(jìn)行擴(kuò)束并壓縮激光的發(fā)散角，再通過所述的變倍鏡212得到所要求的輸出光束直徑，所述的潛望鏡213可對輸出光束的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述的光束變束移位模塊22、23和24的內(nèi)部組成與所述的光束變束移位模塊21相同。所述的Nd :YAG激光器11、12、13和14所輸出的激光經(jīng)過所述的光束變束移位模塊21、22、23和24后，垂直輻照到所述的待測激光玻璃5的大面上。所述的控制系統(tǒng)4對所述的待測激光玻璃工作臺4進(jìn)行控制，帶動所述的待測激光玻璃5沿預(yù)先設(shè)定的軌跡運(yùn)動，可以實現(xiàn)對米級尺寸待測激光玻璃的鉬金顆粒掃描和檢測。本實施例對米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測更快。實驗證明利用本發(fā)明的米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀，可使用光束直徑為Φ6πιπι的兩路Nd =YAG激光或四路Nd =YAG激光實現(xiàn)對長度800mm、寬度400mm、厚度40mm的待測激光玻璃的鉬金顆粒進(jìn)行檢測，具有快速直觀的特點。
最后所說明的是，以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照最佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀，其特征在于該檢測儀包括檢測光源(I)、光束變束移位機(jī)構(gòu)(2)、待測激光玻璃工作臺(3)和控制系統(tǒng)(4)，所述的檢測光源(I)由兩臺以上Nd :YAG激光器組成，所述的光束變束移位機(jī)構(gòu)(2)由兩臺以上的光束變束移位模塊構(gòu)成，所述的待測激光玻璃工作臺(3)由水平移動導(dǎo)軌(31)的兩端分別連接在左豎直移動導(dǎo)軌(32)和右豎直移動導(dǎo)軌(33)上構(gòu)成的龍門結(jié)構(gòu)，所述的水平移動導(dǎo)軌(31)可在所述的左豎直移動導(dǎo)軌(32)和右豎直移動導(dǎo)軌(33)上沿豎直方向移動，待測激光玻璃(5)豎直地放置于在所述的待測激光玻璃工作臺(3)的水平移動導(dǎo)軌(31)上，所述的待測激光玻璃的長度方向與水平方向重合，所述的待測激光玻璃的寬度方向與豎直方向重合，所述的待測激光玻璃可在所述的水平移動導(dǎo)軌上沿水平方向移動，所述的兩臺以上Nd :YAG激光器所輸出的激光經(jīng)過各自對應(yīng)的光束變束移位模塊后，垂直地輻照在所述的待測激光玻璃(5)的大面上，所述的控制系統(tǒng)(4)與所述的待測激光玻璃工作臺(3)、兩臺以上Nd:YAG激光器、兩臺以上的光束變束移位模塊分別相連并進(jìn)行控制，所述的控制系統(tǒng)(4)通過電機(jī)驅(qū)動所述的待測激光玻璃工作臺(3)的所述的水平移動導(dǎo)軌(31)的運(yùn)動，帶動所述的待測激光玻璃(5)沿預(yù)先設(shè)定的軌跡運(yùn)動，以實現(xiàn)對所述的待測激光玻璃的鉬金顆?？焖賿呙?，檢測人員通過眼睛進(jìn)行觀察判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀，其特征在于，所述的光束變束移位模塊(21)由依次設(shè)置的擴(kuò)束鏡(211)、變倍鏡(212)和潛望鏡(213)組成，所述的潛望鏡(213)由依次設(shè)置的由第一反射鏡(214)、第二反射鏡(215)和第三反射鏡(216)組成，所述的第一反射鏡(214)和第二反射鏡(215)在同一水平線上，兩片反射鏡之間的水平距離可調(diào)，所述的第二反射鏡(215)和第三反射鏡(216)在同一豎直線上，兩片反射鏡之間的豎直距離可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀，其特征在于所述的兩臺以上的Nd :YAG激光器(11、12)所輸出激光的光束參數(shù)、每路之間的時間間隔和空間距離由所述的控制系統(tǒng)(4)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。
4.利用權(quán)利要求I至3任一項所述的米級尺寸待測激光玻璃鉬金顆粒檢測儀進(jìn)行鉬金顆粒的檢測方法，其特征在于該方法包括以下步驟 ①將米級尺寸的待測激光玻璃(5)豎直地放置在激光玻璃工作臺(3)的水平移動導(dǎo)軌(31)上，待測激光玻璃(5 )的長度方向與水平方向重合，待測激光玻璃(5 )的寬度方向與豎直方向重合； ②通過控制系統(tǒng)(4)設(shè)定兩臺以上的Nd:YAG激光器(11、12)的輸出參數(shù)和每兩路激光輸出脈沖的時間間隔，接通所述的Nd :YAG激光器(11、12)的電源開始工作； ③調(diào)節(jié)光束變束移位機(jī)構(gòu)(2)的各光束變束移位模塊(21、22)，使各路輸出的激光分別垂直照射在所述的待測激光玻璃(5)的初始位置點上，將該所述的初始位置轉(zhuǎn)為數(shù)字初始坐標(biāo)，所述的控制系統(tǒng)按事先設(shè)定的掃描控制程序工作，使待測激光玻璃(5)沿預(yù)定軌跡移動，以實現(xiàn)對所述的待測激光玻璃的鉬金顆?？焖賿呙?，檢測人員通過眼睛進(jìn)行觀察判斷。
全文摘要
一種米級尺寸待測激光玻璃鉑金顆粒檢測儀及其檢測方法，所述的待測激光玻璃鉑金顆粒檢測儀包括檢測光源、光束變束移位機(jī)構(gòu)、待測激光玻璃工作臺和控制系統(tǒng)，檢測光源由多臺NdYAG激光器組成，光束變束移位機(jī)構(gòu)包含多路光束變束移位模塊構(gòu)成，待測激光玻璃置于待測激光玻璃工作臺上，控制系統(tǒng)控制多臺NdYAG激光器所輸出的激光經(jīng)過各自對應(yīng)的光束變束移位模塊垂直地輻照在所述的待測激光玻璃的大面上,控制系統(tǒng)通過電機(jī)驅(qū)動待測激光玻璃工作臺的水平移動導(dǎo)軌的運(yùn)動，帶動所述的待測激光玻璃運(yùn)動，以實現(xiàn)對所述的待測激光玻璃的鉑金顆粒快速掃描，檢測人員通過眼睛進(jìn)行觀察判斷。本發(fā)明的特點是快速直觀。
文檔編號G01N21/896GK102830124SQ20121028609
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者陳力, 李韋韋, 陳偉, 胡麗麗 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所