Ktp晶体疲劳损伤在线监测的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及高功率激光技术领域，具体设及一种KTP晶体疲劳损伤在线监测的方 法和装置。
【背景技术】
[0002] 磯酸氧铁钟（简称KT巧晶体具有大的非线性系数和电光系数，能在较宽的温度范 围内实现I、II类相位匹配，是一种优良的非线性光学晶体材料。然而倍频过程中激光出现 的灰迹现象，将强烈吸收入射激光的能量，从而引起光束崎变，甚至造成KTP晶体灾难性的 破坏，从一定程度上限制了 KTP晶体在高功率倍频系统中的使用。为了避免KTP晶体在高 功率倍频系统中的灾难性损伤，必须对KTP晶体的疲劳损伤现象进行在线监测。而采用色 屯、吸收理论和断键理论是解决KTP晶体疲劳损伤在线监测的有效方法之一。
[0003] 目前光学元件的监测方法主要有成像法和能量散射法两类。能量法主要有散射光 接收法和频谱分析法。散射光接收法基于在30° -50°的立方角内的总能量和损伤面积的 大小成线性关系，通过测量该一立体角的损伤散射光的能量判断损伤的面积大小。频谱分 析法根据测量损伤衍射光的傅里叶频谱面上衍射光的角谱能量，依据角谱上的能量分布和 损伤形态的数学关系，推算得出损伤的尺寸和损伤深度。能量法虽能更好地描述损伤的内 部特征，但检测结果不直观，且不能检测疲劳损伤。
[0004] 成像法是一种传统的损伤检测方法，有目测法、滤波成像法、暗场成像法、激光衍 射图样识别法、疵病的激光频谱分析法、表面疵病的掠射法、虚像叠加比较法W及全内反射 显微成像法。目测法和虚像叠加比较法检测结果受人为主观因素的制约，检测活动只能在 实验室中进行，不适合ICF激光驱动大口径光学元件的在线监测；掠射法监测灵敏度和精 度较高，但需逐点扫描成像，检测过程耗时过长，不适合损伤在线快速检测；滤波法虽能较 好地抑制背景光场，并且灵敏度较高，但是不能对疲劳损伤进行检测。
[0005] 当高强度激光与KTP晶体相互作用时，由于多光子电离、隧道电离、雪崩电离等非 线性过程产生大量电子-空穴对，当电子或空穴被晶体本身缺陷捕获时形成色屯、，色屯、大 量吸收入射光的能量，在光行进的路径上表现为一条灰色的暗迹，即灰迹，经长时间的放置 或高温退火此灰迹可消失。灰迹现象是KTP晶体在高功率重复脉冲作用下的一种特有现 象，更是一种疲劳损伤现象。灰迹KTP晶体如果继续工作在高强度激光作用下，将发生永久 性损伤。在光行进的路径上出现灰色的暗迹说明激光与KTP晶体相互作用区域大量吸收可 见光能量，对可见光吸收系数大大增加，灰迹程度越严重，对可见光的吸收越严重，KTP晶体 的透过率越低，从而导致倍频转换效率下降。如果KTP晶体出现永久性损伤，也将大量散射 入射光的能量，导致KTP晶体透过率迅速下降，其下降的程度远大于灰迹KTP晶体。因此根 据KTP晶体高强度激光作用区对化-Ne激光的透过率在线监测KTP晶体的疲劳和永久性损 伤，该正是本发明的任务所在。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种KTP晶体疲劳损伤在线监测的方法和装置， 利用KTP晶体发生疲劳或永久性损伤时，损伤点将大量吸收和散射可见光的能量，导致损 伤点对可见光透过率下降，通过在线测量KTP晶体高强度激光福照点对化-Ne激光的透过 率来在线监测KTP晶体的疲劳和永久性损伤。
[0007] 本发明的技术方案是：一种KTP晶体疲劳损伤在线监测的方法，KTP晶体与高强度 激光相互作用产生的疲劳损伤使激光福照区对化-Ne激光透过率下降，从而可利用化-Ne 激光在线监测KTP晶体的疲劳损伤，其步骤如下：
[000引 （1)打开高能激光，使其聚焦到KTP晶体中，并与KTP晶体相互作用产生疲劳或永 久性损伤，疲劳或永久性损伤将大量吸收或散射入射光的能量；
[0009] 似打开化-Ne激光，使其通过KTP晶体中激光福照区；
[0010] 做能量计实时记录化-Ne激光在KTP晶体前和后的能量，并将数据传送给计算机 控制系统，计算化-Ne激光对KTP晶体的透过率；
[0011] (4)计算机控制系统根据处理的数据判定KTP晶体处于安全、疲劳或永久损伤工 作状态。
[0012] 所述化-Ne激光对KTP晶体的透过率为化-Ne激光经过KTP晶体激光福照区的能 量除W化-Ne激光未经过KTP晶体激光福照区的能量。
[0013] 所述由激光福照点对化-Ne激光的透过率判断KTP晶体的工作状态的方法是，透 过率大于等于90 %，则KTP晶体处于安全工作状态；透过率大于等于50 %，且小于90 %，贝。 KTP晶体处于疲劳工作状态；透过率小于50%，则KTP晶体处于永久损伤工作状态。
[0014] 一种KTP晶体疲劳损伤在线监测的装置，包括高能激光器，透镜，KTP晶体，光吸收 池，分光镜，化-Ne激光器，第一能量计，第二能量计，同步控制器，路由器和计算机控制系 统；所述透镜设置在高能激光器和KTP晶体之间，用于聚焦高能激光器发射的高能激光，光 吸收池设置在KTP晶体后端，用于吸收透过KTP晶体的高能激光；所述分光镜设置在化-Ne 激光器和KTP晶体之间，用于将化-Ne激光器发出的化-Ne激光分别入射到第一能量计和 KTP晶体，化-Ne激光经过KTP晶体激光福照区后入射到第二能量计；
[0015] 所述同步控制器分别和高能激光、化-Ne激光、第一能量计、第二能量计和计算机 控制系统连接，计算机控制系统通过同步控制器控制高能激光、He-Ne激光、第一能量计、第 二能量计的通断；所述路由器分别与第一能量计、第二能量计和计算机控制系统连接，第一 能量计、第二能量计测得的数据经路由器传给计算机控制系统，计算机控制系统对接收到 的数据进行处理并判定KTP晶体工作状态。
[0016] 所述第一能量计和第二能量计测试波段包含对633nm连续波的测试。
[0017] 所述分光镜是对633nm的光半反半透的分光镜。
[0018] 本发明KTP晶体疲劳损伤在线监测的方法是利用KTP晶体灰迹现象对光的吸收， 不仅能够快速在线监测KTP晶