(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210489238.X (22)申请日 2022.05.07 (71)申请人 福建福晶科技股份有限公司 地址 350003 福建省福州市软件大道89号F 区9号楼 (72)发明人 张杨　陈伟　陈秋华　黄凌雄　 陈养国　周玉兰　 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/33(2006.01) G01N 21/84(2006.01) G01J 1/42(2006.01) (54)发明名称 一种激光损伤分析测试仪 器 (57)摘要 一种结合了紫外激光光谱分析和图像识别 的激光损伤分析测试仪器， 包括： 工作波长激光 光源和紫外激光光源、 样品台、 侧面光学成像模 块和光谱分析探测器。 本发明中， 以工作波长激 光对样品进行损伤测试， 并以同轴的紫外激光在 原位展开精细成像 分析和光谱分析， 通过工作波 长激光和紫外激光在样品测试区域产生的光学 信号能够对样品的折射、 散射、 成分均匀性、 缺陷 和损伤情况等进行综合采集， 冀此 实现激光损伤 的快速检测及损伤区域精确定位、 损伤类型区 分、 损伤成因分析。 权利要求书2页 说明书10页 附图1页 CN 114839145 A 2022.08.02 CN 114839145 A 1.一种激光损伤分析测量仪器， 其特 征在于， 包括如下部件： 光源模块、 样品台、 侧面 光学成像模块和光谱分析探测器； 所述光源模块包括工作波长 激光光源和紫外 激光光源； 所述工作波长激光光源， 用于发射工作波长激光照射样品， 进行样品损伤测试， 所述的 工作波长激光光源为高峰值功率的脉冲激光， 其工作波长、 脉冲宽度、 峰值功率、 单脉冲能 量和/或重复频率 根据测试要求进行选择； 所述紫外激光光源， 发射波长在20 0~360nm之间的用于光谱分析的紫外 激光； 所述工作波长激光光源发出的所述工作波长激光和所述紫外激光经过反射镜后与工 作波长激光保持同轴传播； 所述工作波长激光探测器， 用于实时测量工作波长激光的能量、 脉冲宽度和光束分布， 以确保损伤测试的精确度； 所述样品台， 用于承载样品， 并且能够在三维方向上移动， 以选择激光损伤分析测试区 域； 所述光学监控探测器， 位于样品的光轴路径上的另 外一侧， 用于采集激光照射区域的 图像信息， 并传输 至信息处 理系统， 进行光学图像分析； 所述侧面光学成像模块， 位于所述样品的侧面， 并能够在一定维度 上进行移动， 以便控 制该成像模块的成像区域， 其具有光学变倍放大能力， 用于从样品侧 面采集激光通过样品 的光路上的光散射及光谱信息， 并传输 至信息处 理系统， 进行光学图像分析； 所述光谱分析探测器， 位于所述样品的侧面， 包括至少一个光谱探测器， 用于采集工作 波长激光和紫外 激光照射样品后产生的光谱变化信息， 包括谱线分布和强度。 2.根据权利要求1所述的激光损伤分析测量仪器， 其特 征在于， 还具有第一45 °反射镜， 位于工作波长激光和紫外激光的光路交叉点， 用于将所述工作 波长激光和所述紫外激光合束至同轴， 并入射至样品， 并将所述工作波长激光的一部分反 射至所述工作波长 激光探测器上； 第二45°反射镜， 位于所述样品的侧面， 在所述样品和所述侧面光学成像模块之间， 对 工作波长激光和紫外激光照射样品时产生的侧向发射的光信号进 行分光， 其中一部 分光学 信号直接通过第二45 °反射镜进入 所述侧面光学成像模块， 其余部 分由第二45 °反射镜反射 进入光谱分析探测器， 第二 45°反射镜可根据测试要求选择合 适的分光比。 3.根据权利要求2所述的激光损伤分析测量仪器， 其特 征在于， 还包括： 信息处理系统用于控制光源模块、 样品台、 光学成像模块和光谱分析探测器， 并采集它 们获取的信息与数据库内部信息进行同步处 理、 对比分析。 4.根据权利要求2所述的激光损伤分析测量仪器， 其特 征在于， 在样品的激光出射端， 即样品的光轴路径上的另外一侧， 设置有光学监控探测器， 所述 光学监控探测器包括不同放大倍率的光学镜头及探测器， 其前方放置有光学滤光器， 其光 谱响应范围从紫外激光频率到近红外光区域， 用于探测激光能量、 激光散射、 非线性光学信 号， 以确定样品在激光照射下的各种变化。 5.根据权利要求2所述的激光损伤分析测量仪器， 其特 征在于， 所述工作波长激光光源， 在其与第一45 °反射镜之间还具有光学滤光器、 光学偏振器、权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114839145 A 2波片， 光学整 形透镜和可调光阑中的一个或多个， 其中， 该光学滤光器用于过滤工作波长激 光之外的光， 光学偏振器和波片用于控制 工作波长激光的偏振状态， 光学整形透镜用于对 工作波长激光进行整形以控制 激光光束的传输质量、 能量分布及焦点位置， 可调光阑用于 抑制杂散光、 控制传输的工作波长 激光的光束形状； 所述紫外激光光源， 在其与第一45 °反射镜之间， 还包括光开关、 第二光学滤光器、 光学 整形透镜组和可调光阑中的一个或多个， 其中， 光开关用于控制紫外激光的输出， 该光学滤 光器用于过滤紫外激光之外的光并调节紫外激光 强度， 光学整形透镜组用于紫外激光整 形 以控制激光光束的传输质量、 能量分布及焦点位置， 可调光阑用于抑制 杂散光、 控制传输的 激光的光束形状。 6.根据权利要求2所述的激光损伤分析测量仪器， 其特 征在于， 所述紫外激光的平均功率大于1mW,紫外 激光的光束大小与工作波长 激光接近。 7.根据权利要求2所述的激光损伤分析测量仪器， 其特 征在于， 第一45°反射镜在45 °放置时对基频激光的透过率大于95%， 对紫外激光的反射率>80%， 基频激光和紫外 激光经过第一45°反射镜后同轴同向传播； 第二45°反射镜根据测试要求选择合 适的分光比。 8.根据权利要求2所述的激光损伤分析测量仪器， 其特 征在于， 所述样品台用于承载测量使用的光学样品， 根据测试需要在不同方向上移动， 位移分 辨率优于10 μm， 位移重复定位精度优于10 μm。 9.根据权利要求2所述的激光损伤分析测量仪器， 其特 征在于， 所述侧面光学成像模块用于进行光学图像分析， 包括不同放大倍率的光学镜头及成像 探测器， 并通过位移精确控制成像区域； 所述侧 面光学成像模块使用辅助光学器件来满足 采集激光照射区域图像信息的要求， 所述辅助光学器件包括光学衰减片、 滤光片、 光学偏振 器件和可调光阑； 所述光谱分析探测器为单个探测器或多个探测器， 所述探测器包括光学成像CCD探测 器、 硅光光电探测器和光电倍增管； 所述的光谱分析探测器的每个探测窗口前设置有辅助光学器件， 所述辅助光学器件包 括光学衰减片、 滤光片、 光学偏振器件和可调光阑。 10.根据权利要求3所述的激光损伤分析测量仪器， 其特 征在于， 所述信息处理系统能够同步控制所述光源模块、 所述样品台、 所述侧面光学成像模块 和光谱分析探测器， 并同步采集它 们获取的信息进行综合分析处 理； 所述数据库包括光谱信 息、 图像信 息、 能量信 息， 所述信 息处理系统能够进行损伤区域 定位、 损伤类型区分， 并结合数据库信息展开损伤成因分析。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114839145 A 3