【摘要】：薄膜已廣泛應(yīng)用于光學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,作為光學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分其激光損傷閾值相比于光學(xué)元件裸表面低了2~4倍,在受到強(qiáng)激光作用時(shí)光學(xué)元件表面的薄膜會(huì)短時(shí)間內(nèi)發(fā)生損傷,影響了光學(xué)元器件的使用壽命,因而激光損傷閾值已成為光學(xué)薄膜不可缺少的性能指標(biāo)。高功率激光器技術(shù)的進(jìn)步對(duì)薄膜的抗激光損傷性能提出了更高的要求,一套能準(zhǔn)確測(cè)試薄膜損傷閾值的智能控制系統(tǒng)成為研究的主要目標(biāo)。本論文研究內(nèi)容及成果如下:研究了損傷閾值的測(cè)試原理和方法,在已有的理論基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于ARM嵌入式技術(shù)的薄膜損傷閾值測(cè)試控制系統(tǒng),完成了系統(tǒng)中各個(gè)模塊的硬件選型并確定了系統(tǒng)總體技術(shù)方案以及系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的控制方案。通過分析所需要實(shí)現(xiàn)的功能,完成了系統(tǒng)的測(cè)控電路設(shè)計(jì)以及PCB制版和焊接,該電路實(shí)現(xiàn)了程控衰減器模塊、二維樣品臺(tái)模塊的控制功能;編制了所對(duì)應(yīng)的嵌入式軟件,并進(jìn)行了相應(yīng)功能的調(diào)試。完成了系統(tǒng)的監(jiān)控軟件設(shè)計(jì),包括啟動(dòng)界面、探測(cè)調(diào)整界面、設(shè)置界面、測(cè)試界面和手動(dòng)擬合界面。監(jiān)控軟件通過網(wǎng)口通訊方式實(shí)現(xiàn)與測(cè)控電路之間的信息傳輸,實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)控電路所含各功能模塊的控制;通過計(jì)算機(jī)的各通訊端口實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器輸出參數(shù)、激光器能量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確控制以及CCD、能量計(jì)的數(shù)據(jù)采集。進(jìn)行了系統(tǒng)電路、嵌入式軟件和監(jiān)控軟件的聯(lián)調(diào)。結(jié)合1-on-1的閾值測(cè)試法以及CCD在線圖像損傷判別法測(cè)得樣品的損傷閾值并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了本文所采用控制方案的可行性。
【圖文】：

閾值測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試裝置圖如圖 2.1 所示：圖 2.1 薄膜損傷閾值測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試裝置圖2.1 系統(tǒng)測(cè)試原理目前所采用的檢測(cè)激光損傷的方法有等離子體閃光法、相襯顯微鏡觀測(cè)法、光熱偏轉(zhuǎn)法與 He-Ne 散射法。除此以外，還可以使用全內(nèi)反射或霧氣法來實(shí)現(xiàn)。就目前的相關(guān)研究技術(shù)而言，使用比較多的有 He-Ne 散射法、相襯顯微法以及等離子體閃光法這三種方法。使用第一種方式可以通過在線控制進(jìn)行檢測(cè)，但是使用這種方法使檢測(cè)過程復(fù)雜化；第二種方式在進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候主要通過手動(dòng)來進(jìn)行控制；光熱偏轉(zhuǎn)法對(duì)反射、散射光不敏感；散射光強(qiáng)法對(duì)表面光潔度要求高。

因此該方法又稱為多脈沖損傷在該方法測(cè)試中。（3）R-on-1(raised energy on one point)：該方法主要根據(jù)樣品的密度大小來進(jìn)行漸式排序，密度越大的樣品被激光照射到的次數(shù)越多。（4）N-on-1：這種方法與上一種方法不相同的是不需要通過樣品的密度大小來確激光照射的次數(shù)。我國在對(duì)閾值進(jìn)行測(cè)試研究的時(shí)候使用的主要是第一種和第三種方法來實(shí)現(xiàn)，由于一種方法在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候不管樣品是否收到損傷，激光都不再對(duì)其進(jìn)行照射，因此該法又名為零幾率損傷法，通過使用相同能量的激光來對(duì)m個(gè)樣品進(jìn)行照射，在照射完以后得到最終的損傷個(gè)數(shù)為n ，因此能夠確定該樣品的損傷幾率大小為 P =n/m。而第種方法則需要對(duì)激光的能量進(jìn)行不斷的改變，能量對(duì)樣品造成的損傷幾率應(yīng)該處于零100%之間，包含兩者，然后依據(jù)最終得到的數(shù)據(jù)通過曲線擬合來對(duì)零損傷幾率點(diǎn)坐標(biāo)行建立，以能量和損傷幾率為橫縱坐標(biāo)，從而得到最終的能量值大小，該能量值表示的是該樣品的損傷閾值大小。本課題采用了 1-on-1 的損傷閾值測(cè)試方法，，測(cè)試方法和測(cè)試的結(jié)果如圖 2.2 所示
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP273;TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2678438