專利名稱：光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置。
背景技術：
慣性約束核聚變(Inertial Confinement Fusion,簡稱ICF)作為解決能源問題的 一條重要途徑日益受到各國政府的高度重視。ICF裝置中的固體激光器在最后階段需要輸 出很高能量的光束以實現(xiàn)氖氚靶丸點火，故對制作激光器的各類晶體元件的激光損傷閾值 有較高要求。例如，KH2P04(磷酸二氫鉀，Potassium Dihydrogen Phosphate,簡稱KDP)晶 體常被制作成普克爾斯盒或者光學倍頻元件而廣泛應用于ICF工程中，要求其激光損傷閥 值^15J/cm2。目前，KDP晶體實測的激光損傷閾值遠小于其要求值。為了探索提高光學晶 體元件激光損傷閾值的方法，經(jīng)常需要對超精密加工后的光學晶體作激光損傷試驗。目前 對光學晶體元件激光損傷時的高分辨率觀察都是由人工控制、手工操作來實現(xiàn)的，例如，用 液體膠粘劑將光學晶體樣件固定于一個移動元件上，并且該移動元件由人工來實現(xiàn)位移控 制，這種方法存在明顯的缺陷其一，人工控制移動元件在工作臺上的運動不能保證晶體表 面與激光束垂直，會嚴重影響激光損傷閾值的測試結果，并且，如果操作出現(xiàn)失誤，還易造 成高能激光束致殘人手；其二，采用人眼直接觀察損傷點，分辨率不高，嚴重地影響到測量 結果的準確性，且操作不慎時會使人眼致盲；其三，光學晶體元件與移動元件間的固定采用 液體膠粘結的方法不可靠，該元件在移動過程中容易使光學晶體傾倒導致破碎，另外試驗 后取下晶體也很不方便。因此，設計一套專用檢測裝置來實現(xiàn)光學晶體元件激光損傷閾值 的精確測試是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前沒有專用檢測裝置來實現(xiàn)光學晶體元件激光損傷
閾值的精確測試的問題，提供了一種光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置。 本發(fā)明包括水平工作臺、電機支撐架、電機聯(lián)接板、伺服電動機、下軸承組件、聯(lián)軸
器、滾珠絲杠、滾珠絲母、絲母滑塊、L形直線電機支撐板、直線導軌、上軸承組件、平板直線
電機、光學元件夾具體、兩軸運動控制卡、控制計算機、CCD攝像頭、L形CCD聯(lián)接板、CCD支
撐架、水平微位移工作臺和豎直微位移工作臺， 電機支撐架的底端在水平工作臺上表面的一側(cè)居中固定，電機支撐架的頂端與 電機聯(lián)接板固定連接，伺服電動機置于電機聯(lián)接板上，伺服電動機的輸出軸穿過電機聯(lián)接 板的中心孔通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠的頂端連接，滾珠絲杠與滾珠絲母相配合形成滾珠絲杠 副，滾珠絲母與絲母滑塊固定連接，絲母滑塊的一側(cè)面與L形直線電機支撐板的外側(cè)面連 接，絲母滑塊的另一側(cè)面與直線導軌上的導軌滑塊的外側(cè)面連接，直線導軌固定于電機支 撐架一個內(nèi)側(cè)面中段的居中位置，所述電機支撐架一個內(nèi)側(cè)面上端的居中位置固定上軸承 組件，電機支撐架一個內(nèi)側(cè)面下端的居中位置固定下軸承組件，下軸承組件與滾珠絲杠的 下端配合，上軸承組件與滾珠絲杠的上端配合；上軸承組件的下端面與直線導軌的上端面之間、直線導軌的下端面與下軸承組件的上端面之間和下軸承組件的下端面與水平工作臺 的上表面之間分別設有間隙； L形直線電機支撐板的上表面與平板直線電機的導軌相固定，平板直線電機的載 物臺上固定光學元件夾具體； 水平工作臺的上表面與CCD支撐架下表面滑動配合，CCD支撐架上設置相互垂直 固定連接的豎直微位移工作臺和水平微位移工作臺，水平微位移工作臺與L形CCD聯(lián)接板 的一個側(cè)面板固定連接，L形CCD聯(lián)接板的上表面放置CCD攝像頭； 平板直線電機和伺服電動機的控制信號輸入端分別連接兩軸運動控制卡的一個 控制信號輸出端，兩軸運動控制卡的兩個控制信號輸入端分別連接控制計算機的一個控制 信號輸出端，控制計算機的信號采集輸入端連接CCD攝像頭的信號采集輸出端。
本發(fā)明的優(yōu)點是 本發(fā)明設計了一套光機電組合的測試專用平臺來實現(xiàn)光學晶體元件激光損傷閾 值的精確測試，它依靠各個組件的精度安全便捷地實現(xiàn)光學晶體元件的可靠夾持、精確移 動和損傷點準確觀測，并有利于研究人員有效地了解晶體元件內(nèi)部的損傷過程及其表層質(zhì) 量對損傷閾值大小的影響規(guī)律，從而找到進一步提高光學晶體元件激光損傷閾值的加工方 法或加工參數(shù)。


圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖，圖2是圖1的俯視結構示意圖，圖3是下軸承組 件的結構示意圖，圖4是圖3的仰視結構示意圖，圖5是滾珠絲杠、滾珠絲母與絲母滑塊的 位置關系示意圖，圖6是圖5的A-A剖視圖，圖7是電機支撐架與直線導軌的連接關系示意 圖，圖8是圖7的俯視結構剖視圖，圖9是上軸承組件的結構示意圖，圖10是圖9的俯視結 構示意圖，圖11是光學元件夾具體的結構示意圖，圖12是圖11的右視結構示意圖，圖13是 水平微位移工作臺和豎直微位移工作臺的結構示意圖，圖14是圖13的B-B剖視圖，圖15是 圖13的仰視結構示意圖，圖16是圖13的右視結構示意圖，圖17是磷酸二氫鉀光學晶體經(jīng) 單點金剛石銑削后表面具有的小尺度波紋與入射光對應關系的一個半周期的物理模型圖， 圖18是不同周期條件下激光入射角對磷酸二氫鉀光學晶體相對損傷閾值的影響規(guī)律圖， 圖19是不同幅值條件下激光入射角對磷酸二氫鉀光學晶體相對損傷閾值的影響規(guī)律圖， 圖20是經(jīng)表面小尺度波紋調(diào)制后磷酸二氫鉀晶體內(nèi)部光強分布圖，圖21磷酸二氫鉀晶體 激光損傷實驗中所觀察到的晶體內(nèi)部損傷規(guī)律圖，圖22是水平工作臺下表面的結構示意 圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 下面結合圖1、圖2、圖5-圖8和圖17-圖21來說明本實施方 式，本實施方式包括水平工作臺1、電機支撐架2、電機聯(lián)接板3、伺服電動機4、下軸承組件 5、聯(lián)軸器6、滾珠絲杠7、滾珠絲母8、絲母滑塊9、L形直線電機支撐板10、直線導軌11、上軸 承組件12、平板直線電機13、光學元件夾具體14、兩軸運動控制卡15、控制計算機16、 CCD 攝像頭17、 L形CCD聯(lián)接板18、 CCD支撐架19、水平微位移工作臺20和豎直微位移工作臺 21，
電機支撐架2的底端在水平工作臺1上表面的一側(cè)居中固定，電機支撐架2的頂 端與電機聯(lián)接板3固定連接，伺服電動機4置于電機聯(lián)接板3上，伺服電動機4的輸出軸穿 過電機聯(lián)接板3的中心孔通過聯(lián)軸器6與滾珠絲杠7的頂端連接，滾珠絲杠7與滾珠絲母8 相配合形成滾珠絲杠副，滾珠絲母8與絲母滑塊9固定連接，絲母滑塊9的一側(cè)面與L形直 線電機支撐板10的外側(cè)面連接，絲母滑塊9的另一側(cè)面與直線導軌11上的導軌滑塊11-1 的外側(cè)面連接，直線導軌ll固定于電機支撐架2—個內(nèi)側(cè)面中段的居中位置，所述電機支 撐架2 —個內(nèi)側(cè)面上端的居中位置固定上軸承組件12，電機支撐架2 —個內(nèi)側(cè)面下端的居 中位置固定下軸承組件5，下軸承組件5與滾珠絲杠7的下端配合，上軸承組件12與滾珠絲 杠7的上端配合；上軸承組件12的下端面與直線導軌11的上端面之間、直線導軌11的下 端面與下軸承組件5的上端面之間和下軸承組件5的下端面與水平工作臺1的上表面之間 分別設有間隙； L形直線電機支撐板10的上表面與平板直線電機13的導軌相固定，平板直線電機 13的載物臺上固定光學元件夾具體14 ; 水平工作臺1的上表面與CCD支撐架19下表面滑動配合，CCD支撐架19上設置 相互垂直固定連接的豎直微位移工作臺21和水平微位移工作臺20，水平微位移工作臺20 與L形CCD聯(lián)接板18的一個側(cè)面板固定連接，L形CCD聯(lián)接板18的上表面放置CCD攝像 頭17， CCD攝像頭17的光軸與光學元件夾具體14上夾固的光學晶體元件的光軸的相對夾 角的范圍為O。 -15° ，使通過CCD攝像頭17能夠觀測到激光在光學元件夾具體14上夾固 的光學晶體元件的內(nèi)部的傳播路徑； 平板直線電機13和伺服電動機4的控制信號輸入端分別連接兩軸運動控制卡15 的一個控制信號輸出端，兩軸運動控制卡15的兩個控制信號輸入端分別連接控制計算機 16的一個控制信號輸出端，控制計算機16的信號采集輸入端連接CCD攝像頭17的信號采 集輸出端。 所述CCD攝像頭17采用高分辨率工業(yè)CCD (Charge Coupled Device)攝像頭，型 號可采用DH-SV2000FC/FM ;滾珠絲杠7將伺服電動機4的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滾珠絲母8的直 線運動；絲母滑塊9的一個側(cè)面與直線導軌11上的導軌滑塊11-1的外側(cè)面連接，實現(xiàn)了絲 母滑塊9沿直線導軌11方向的上下運動；平板直線電機13的導軌利用沉頭螺釘固定于L 形直線電機支撐板10上；高分辨率工業(yè)CCD攝像頭17以一個小的偏轉(zhuǎn)角度照攝光學晶體 元件的表面，一是可以避免出射激光燒傷鏡頭，二是可以從側(cè)面觀察晶體的損傷過程以及 規(guī)律；CCD攝像頭17的光軸與光學晶體元件的光軸的相對夾角通過CCD支撐架19與水平 工作臺1的上表面的滑動配合進行手動調(diào)節(jié)。
工作原理及操作方法 本發(fā)明裝置利用控制計算機16編程來控制伺服電動機4和平板直線電機13的運 動，使用時，將待測試光學晶體元件23夾固于光學元件夾具體14上，控制計算機16可精確 控制光學晶體元件在水平和垂直方向上的位移量，克服了手動控制位移不準確，測試點分 布不均勻、不規(guī)則的問題，伺服電動機4和平板直線電機13的協(xié)調(diào)動作也提高了測試工作 的效率；專用的光學元件夾具體14能夠牢固地夾緊試件，在測試的過程中克服了手動操作 不能始終保證激光束垂直照射所測試晶面的缺陷；CCD攝像頭17以0° -15°這樣一個很 小的偏轉(zhuǎn)角照攝測試點，能夠監(jiān)測到激光束在光學晶體元件內(nèi)部傳播過程中晶體的損傷狀
6況，偏轉(zhuǎn)角度的選取因試件厚度不同而不同，以CCD能夠清楚觀察到損傷過程為宜，其所輸 出的圖像經(jīng)控制計算機16處理可以清楚地再現(xiàn)晶體前后表面間的損傷過程和損傷規(guī)律； 同時圖像上的其他已測點的損傷形貌還可以再與測試點作對比，以觀測能量變化對光學晶 體元件激光損傷的影響狀況。 使用時，首先搬動水平工作臺1至激光發(fā)射器前光斑聚焦點位置處，并嚴格保證 激光光束與平板直線電機13的運動方向垂直，當調(diào)整垂直之后，對觀測裝置進行固定，以 使激光能夠垂直照射被測光學元件。然后將光學晶體元件23裝夾在光學元件夾具體14上， 光學晶體元件夾緊后，為伺服電動機4、平板直線電機13和高分辨率工業(yè)CCD攝像頭17接 通電源，啟動控制計算機16，輸入電機控制命令，兩電機協(xié)調(diào)運動，使光學晶體元件上起始 測試區(qū)域處于激光光束路徑上，控制計算機16在此過程中可保證對兩電機迅速的準確定 位，定位精度高。通過垂直方向上布置的豎直微位移工作臺21調(diào)整CCD攝像頭17的高度， 使CCD攝像頭17的中心區(qū)域與激光束處于同等高度上；手動調(diào)整CCD支撐架19在水平工 作臺l上的位置，確保激光光束穿越光學晶體后的透射光束不會照射在CCD攝像頭17上， 且能以合適的觀測角度觀察損傷過程；通過水平方向上布置的水平微位移工作臺20精確 調(diào)整CCD攝像頭17與晶體的距離，以使圖像清晰；再次微調(diào)CCD攝像頭17的高度，使待測 點基本能處于鏡頭的中心處。確定測試點橫向與縱向的間距，此間距通常取5mm左右，利于 測試過程中的熱擴散，以保證測試數(shù)據(jù)的準確性，要確保CCD攝像頭17所成的圖像的界限 中能包括前一個測試點、正在測試的點和下一個測試點，三者狀態(tài)的對比有助于把握激光 能量變化或者不同的表面質(zhì)量對晶體損傷的影響規(guī)律。確定測試順序并依已確定的間距值 進行逐點測試。記錄測試數(shù)據(jù)并存儲測試點圖像信息。
理論分析 慣性約束核聚變工程中的各類光學晶體元件均需有較大的能流密度輸出值，在測 定其激光損傷閾值時，必須使用專用的裝夾、觀測裝置來保證測試結果的準確可靠。以KDP 晶體為例，晶體具有各向異性特性，不同晶面及晶向上的理化性質(zhì)是不同的。測定KDP晶體 激光損傷閾值時，務必保證激光束與被測晶面是垂直的，否則會極大地影響測試結果的準 確性。在采用基于嚴格模式理論的傅里葉模方法評價單點金剛石銑削后表面小尺度波紋對 KDP晶體激光損傷閾值的影響規(guī)律時，我們發(fā)現(xiàn)不同的激光入射角所計算得到的晶體激光 損傷閾值是不同的。KDP晶體表層小尺度波紋物理模型如圖17，入射光波以e角入射到小 尺度波紋表面并通過小尺度波紋。所求空間的電磁場滿足麥克斯韋方程組 Vx五^竺，Vx^HW +竺 改 & 其中E為電場強度矢量，B為磁感應強度矢量，D為電位移矢量，H為磁場強度矢 量，J為電流密度。 小尺度波紋以正弦波來近似，其形貌采用水平多分層結構擬合，然后沿z軸將所 求空間分成P。層，第1、 P。層為入射和基底層，第2 P。-2層為小尺度波紋層，整個小尺度 波紋近場分布問題分解為求解分層的非均勻介質(zhì)場。將每層的電場強度矢量展開成傅立葉 模形式為 E = exp (ik。 a邁x) [exm eym ezm] exp (ik。 Y z)
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其中k。為波矢， -^ + m^^sin(^) + m7，為x方向波矢分量，e為激光入射
角度，Y為z方向波矢分量，e皿、eym、e皿分別為電場本征值，m為傅里葉模編號，整個空間的 電場分布為《=exp(汰odo:)《{exp汰。;r《z-wp+exp[/ ( 其中EyP為電場矢量的y向分量，a為波矢x向分量矩陣，zp代表第P層上界面的z 坐標，up、 dp為上行波和下行波的各本征模式場的振幅系數(shù)，可利用反射透射系數(shù)陣(RTCM) 遞推算法求解。得到整個空間的電磁場分布后，我們就可以得到光學元件內(nèi)部的光強分布 如下式/ = lRe[￡"x〃*] 2 其中I為光強，H*為磁場強度矢量的共軛量。 假設理想情況下(光學晶體元件表面為理想平面)，光學晶體元件能安全運 行的最大激光能量為1。，定義光學元件的相對激光損傷閾值(Relative laserdamage threshold)為
RT = I。/Imax 其中，Imax是經(jīng)過機械加工表面小尺度波紋的位相調(diào)制后，在光學元件內(nèi)部達到的 光強最大值。 數(shù)值模擬不同激光入射角9對相對激光損傷閾值的影響規(guī)律，結果見圖18和圖 19，可知小尺度波紋周期T、幅值a和激光入射角e都是影響KDP晶體激光損傷閾值的重 要因素。實際使用時，KDP光學晶體元件與入射激光束是垂直的，若在測試時不能保證e角 為零，則會使所測得的閾值大于晶體實際閾值。同時，人手控制被測晶體元件的位移也不能 保證測試點間隔均勻，從而使晶體受熱不均，內(nèi)應力增加，影響測試結果。因此，采用專用裝 置保證激光入射角為零以及精確地控制被測光學晶體元件的位移量是非常必要的，它利用 控制計算機編程控制兩電機運動，進而精確控制被測元件的位移量。 另外，測試所使用的脈沖激光光斑的半徑是毫米級的，用裸眼觀察判斷光學晶體 元件是否損傷分辨率不高，且易誤判；同時裸眼無法看清晶體前后表面間損傷帶的形貌，而 該形貌包含重要信息，其對驗證理論以及把握超精密加工表面質(zhì)量對光學晶體損傷閾值的 影響規(guī)律具有重要意義。在利用傅里葉模方法進行分析時，我們發(fā)現(xiàn)小尺度波紋對激光的 調(diào)制作用會使晶體內(nèi)部的光強呈現(xiàn)規(guī)律性的強弱分布，如圖20所示。這使我們可以預言在 激光的傳播方向上，晶體內(nèi)部的損傷線不是連續(xù)的，而是周期性的。試驗結果證實了這一猜 測，見圖21。由此可見，對損傷點形貌的實時觀察是非常必要的，高分辨率的CCD攝像頭是 可替代人眼的理想觀察裝置。 本發(fā)明以光學元件夾具體14代替現(xiàn)有技術中的膠粘劑固定光學測試元件，裝夾 更牢固；設定的測試點間隔均勻、分布規(guī)律，測試效率高，測試結果準確；顯示于控制計算 機16上的清晰的放大圖像代替了人眼對損傷點的直接觀察，分辨率高；CCD攝像頭17以一 個小的偏轉(zhuǎn)角度照射損傷點，其輸出的圖像經(jīng)計算機處理可以清楚地再現(xiàn)激光在晶體內(nèi)部 傳播并導致晶體損傷的全過程，有利于研究者把握被測元件厚度方向上的損傷規(guī)律；本發(fā) 明裝置操作過程安全，電機代替人工來控制被測元件的位移，避免了操作不慎導致的人手灼傷；人眼不再直接近距離觀察損傷點，降低了激光致盲的可能性，本發(fā)明作為一種通用測 試裝置，應用在透明光學元件的激光損傷閾值測試實驗中。
具體實施方式
二 下面結合圖3和圖4來說明本實施方式，本實施方式與實施方式 一的不同之處在于所述下軸承組件5由下軸承座5-l、下軸承蓋5-2、密封角接觸推力球軸 承5-3和軸端擋圈5-4組成， 下軸承組件5的下軸承座5-1固定于所述電機支撐架2 —個內(nèi)側(cè)面下端的居中位 置，下軸承蓋5-2與下軸承座5-1固定連接，密封角接觸推力球軸承5-3的內(nèi)圈通過軸端擋 圈5-4與滾珠絲杠7的下端相配合固定，密封角接觸推力球軸承5-3的外圈通過下軸承座 5-1和下軸承蓋5-2配合固定，下軸承組件5的下軸承座5-1的下端面與水平工作臺1的上 表面之間有間隙，下軸承組件5的下軸承座5-1的上端面與直線導軌ll的下端面之間有間 隙。其它組成及連接關系與實施方式一相同。
具體實施方式
三下面結合圖9和圖10來說明本實施方式，本實施方式與實施方 式二的不同之處在于所述上軸承組件12由上軸承座12-1、上軸承蓋12-2、兩個滾珠絲杠專 用密封角接觸推力球軸承12-3和圓螺母12-4組成， 上軸承組件12的上軸承座12-1固定于所述電機支撐架2 —個內(nèi)側(cè)面上端的居中 位置，上軸承座12-1與上軸承蓋12-2固定連接，兩個滾珠絲杠專用密封角接觸推力球軸承 12-3相向重疊設置并連接固定，兩個滾珠絲杠專用密封角接觸推力球軸承12-3的內(nèi)圈通 過滾珠絲杠7與圓螺母12-4配合固定，兩個滾珠絲杠專用密封角接觸推力球軸承12-3的 外圈通過上軸承座12-1和上軸承蓋12-2配合固定，上軸承組件12的上軸承蓋12-2的下 端面與直線導軌ll的上端面之間有間隙。其它組成及連接關系與實施方式二相同。
具體實施方式
四本實施方式與實施方式三的不同之處在于所述下軸承組件5的 下軸承座5-1的下端面與水平工作臺1的上表面之間和下軸承組件5的下軸承座5-1的上 端面與直線導軌11的下端面之間的間隙分別為5mm-10mm。其它組成及連接關系與實施方 式三相同。 此處間隙的設置是為了保證在導軌11、下軸承座5-l、上軸承座12-1和水平工作 臺1相互之間不會由于受到熱膨脹的影響，而影響到整體裝置的正常工作，能夠確保檢測 精度。
具體實施方式
五本實施方式與實施方式四的不同之處在于所述上軸承組件12 的上軸承蓋12-2的下端面與直線導軌11的上端面之間的間隙為5mm-10mm。其它組成及連 接關系與實施方式四相同。
具體實施方式
六下面結合圖2、圖11和圖12來說明本實施方式，本實施方式與 實施方式五的不同之處在于所述光學元件夾具體14由本體14-1、橡膠墊14-2和夾緊螺栓 14-3組成，所述本體14-1的居中位置沿平板直線電機13的移動方向開有夾緊槽14-1-1， 夾緊槽14-1-1的一側(cè)壁上粘接橡膠墊14-2，夾緊槽14-1-1的另一側(cè)壁有夾緊螺栓14-3穿 過，所述夾緊螺栓14-3的端部裝有橡膠套14-3-1。其它組成及連接關系與實施方式五相 同。 光學晶體元件23裝夾時，先將一側(cè)緊靠橡膠墊14-2，另一側(cè)用端部裝有橡膠套 14-3-1的夾緊螺栓14-3夾緊，保證光學晶體元件安全可靠的夾固，橡膠套14-3-1的設置可 防止夾緊螺栓14-3夾緊時損傷光學晶體元件表面或者夾緊力太大導致軟脆的光學晶體元
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具體實施方式
七本實施方式與實施方式六的不同之處在于所述夾緊螺栓14-3 為三個，所述三個夾緊螺栓14-3呈等腰三角形的三個頂點式分布并且所形成的等腰三角 形的底邊呈水平。其它組成及連接關系與實施方式六相同。 光學晶體元件23裝夾時，夾緊螺栓14-3的旋緊應先旋緊等腰三角形的底邊的兩 個夾緊螺栓14-3，然后將上端中心處的夾緊螺栓14-3旋緊，保證光學晶體元件的可靠穩(wěn)定 夾固。
具體實施方式
八下面結合圖13-圖16來說明本實施方式，本實施方式與實施方 式七的不同之處在于所述水平微位移工作臺20和豎直微位移工作臺21分別由L形底座 20-1、微位移載物臺20-2、驅(qū)動軸20-3、旋鈕20-4、一對燕尾導軌20_5和端面固定板20_6 組成，所述L形底座20-1的一個側(cè)面板與端面固定板20-6之間由一對燕尾導軌20-5連接 固定，一對燕尾導軌20-5上滑動配合微位移載物臺20-2，微位移載物臺20-2連接驅(qū)動軸 20-3，驅(qū)動軸20-3穿過端面固定板20-6和L形底座20-1的一個側(cè)面板，驅(qū)動軸20-3的兩 端分別連接旋鈕20-4 ; 所述CCD支撐架19的上端與豎直微位移工作臺21的L形底座20-1的底面板固定 連接，豎直微位移工作臺21的微位移載物臺20-2與水平微位移工作臺20的L形底座20-1 的底面板固定連接，水平微位移工作臺20的微位移載物臺20-2與L形CCD聯(lián)接板18的一 個側(cè)面板固定連接。其它組成及連接關系與實施方式七相同。 驅(qū)動軸20-3上的精密螺紋需保證能夠?qū)崿F(xiàn)mm級的微量進給，兩個微位移工作臺 垂直聯(lián)接在一起可實現(xiàn)CCD攝像頭17的焦距以及豎直和水平方向上位移的微調(diào)；CCD支撐 架19的上端與豎直微位移工作臺21聯(lián)接，下端可在水平工作臺1上自由移動，可調(diào)整CCD 攝像頭17在水平工作臺1上的位置以及最佳的觀測角度。
具體實施方式
九下面結合圖22來說明本實施方式，本實施方式與實施方式八的 不同之處在于所述水平工作臺1下表面的一組對邊的中心處開有兩個豁口 l-l，兩個豁口 1-1的中心線方向與平板直線電機13的移動方向相同。其它組成及連接關系與實施方式八 相同。 水平工作臺1是一塊用來支承所有組件的矩形厚板，其下表面設置的兩個豁口 l-l，可用于容納四指，用來方便移動水平工作臺1 ;兩個豁口 1-1的中心線方向與平板直線 電機13的移動方向相同，有利于在移動的過程中保證水平工作臺1上所設置的各個組件的 平衡。
具體實施方式
十下面結合圖1來說明本實施方式，本實施方式與實施方式九的 不同之處在于它還包括它還包括防護罩22，所述防護罩22罩于電機支撐架2的外表面。其 它組成及連接關系與實施方式九相同。 防護罩22可以防止灰塵落入電機支撐架2內(nèi)所連接的各個器件上，灰塵會影響裝 置的正常運行，防護罩22的設置有益于保護裝置的正常運行。
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權利要求
一種光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置，其特征在于它包括水平工作臺(1)、電機支撐架(2)、電機聯(lián)接板(3)、伺服電動機(4)、下軸承組件(5)、聯(lián)軸器(6)、滾珠絲杠(7)、滾珠絲母(8)、絲母滑塊(9)、L形直線電機支撐板(10)、直線導軌(11)、上軸承組件(12)、平板直線電機(13)、光學元件夾具體(14)、兩軸運動控制卡(15)、控制計算機(16)、CCD攝像頭(17)、L形CCD聯(lián)接板(18)、CCD支撐架(19)、水平微位移工作臺(20)和豎直微位移工作臺(21)，電機支撐架(2)的底端在水平工作臺(1)上表面的一側(cè)居中固定，電機支撐架(2)的頂端與電機聯(lián)接板(3)固定連接，伺服電動機(4)置于電機聯(lián)接板(3)上，伺服電動機(4)的輸出軸穿過電機聯(lián)接板(3)的中心孔通過聯(lián)軸器(6)與滾珠絲杠(7)的頂端連接，滾珠絲杠(7)與滾珠絲母(8)相配合形成滾珠絲杠副，滾珠絲母(8)與絲母滑塊(9)固定連接，絲母滑塊(9)的一側(cè)面與L形直線電機支撐板(10)的外側(cè)面連接，絲母滑塊(9)的另一側(cè)面與直線導軌(11)上的導軌滑塊(11-1)的外側(cè)面連接，直線導軌(11)固定于電機支撐架(2)一個內(nèi)側(cè)面中段的居中位置，所述電機支撐架(2)一個內(nèi)側(cè)面上端的居中位置固定上軸承組件(12)，電機支撐架(2)一個內(nèi)側(cè)面下端的居中位置固定下軸承組件(5)，下軸承組件(5)與滾珠絲杠(7)的下端配合，上軸承組件(12)與滾珠絲杠(7)的上端配合；上軸承組件(12)的下端面與直線導軌(11)的上端面之間、直線導軌(11)的下端面與下軸承組件(5)的上端面之間和下軸承組件(5)的下端面與水平工作臺(1)的上表面之間分別設有間隙；L形直線電機支撐板(10)的上表面與平板直線電機(13)的導軌相固定，平板直線電機(13)的載物臺上固定光學元件夾具體(14)；水平工作臺(1)的上表面與CCD支撐架(19)下表面滑動配合，CCD支撐架(19)上設置相互垂直固定連接的豎直微位移工作臺(21)和水平微位移工作臺(20)，水平微位移工作臺(20)與L形CCD聯(lián)接板(18)的一個側(cè)面板固定連接，L形CCD聯(lián)接板(18)的上表面放置CCD攝像頭(17)；平板直線電機(13)和伺服電動機(4)的控制信號輸入端分別連接兩軸運動控制卡(15)的一個控制信號輸出端，兩軸運動控制卡(15)的兩個控制信號輸入端分別連接控制計算機(16)的一個控制信號輸出端，控制計算機(16)的信號采集輸入端連接CCD攝像頭(17)的信號采集輸出端。
2. 根據(jù)權利要求1所述的光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置，其特征在于所述下 軸承組件(5)由下軸承座(5-l)、下軸承蓋(5-2)、密封角接觸推力球軸承(5-3)和軸端擋 圈(5-4)組成，下軸承組件(5)的下軸承座(5-1)固定于所述電機支撐架(2) —個內(nèi)側(cè)面下端的居中 位置，下軸承蓋(5-2)與下軸承座(5-1)固定連接，密封角接觸推力球軸承(5-3)的內(nèi)圈通 過軸端擋圈(5-4)與滾珠絲杠(7)的下端相配合固定，密封角接觸推力球軸承(5-3)的外 圈通過下軸承座(5-1)和下軸承蓋(5-2)配合固定，下軸承組件(5)的下軸承座(5-1)的 下端面與水平工作臺(1)的上表面之間有間隙，下軸承組件(5)的下軸承座(5-1)的上端 面與直線導軌(11)的下端面之間有間隙。
3. 根據(jù)權利要求2所述的光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置，其特征在于所述上 軸承組件(12)由上軸承座(12-1)、上軸承蓋(12-2)、兩個滾珠絲杠專用密封角接觸推力球軸承(12-3)和圓螺母(12-4)組成，上軸承組件(12)的上軸承座(12-1)固定于所述電機支撐架(2) —個內(nèi)側(cè)面上端的 居中位置，上軸承座(12-1)與上軸承蓋(12-2)固定連接，兩個滾珠絲杠專用密封角接觸 推力球軸承(12-3)相向重疊設置并連接固定，兩個滾珠絲杠專用密封角接觸推力球軸承 (12-3)的內(nèi)圈通過滾珠絲杠(7)與圓螺母(12-4)配合固定，兩個滾珠絲杠專用密封角接觸 推力球軸承(12-3)的外圈通過上軸承座(12-1)和上軸承蓋(12-2)配合固定，上軸承組件 (12)的上軸承蓋(12-2)的下端面與直線導軌(11)的上端面之間有間隙。
4. 根據(jù)權利要求3所述的光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置，其特征在于所述下 軸承組件(5)的下軸承座(5-1)的下端面與水平工作臺(1)的上表面之間和下軸承組件 (5)的下軸承座(5-1)的上端面與直線導軌(11)的下端面之間的間隙分別為5mm-10mm。
5. 根據(jù)權利要求4所述的光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置，其特征在于所述 上軸承組件(12)的上軸承蓋(12-2)的下端面與直線導軌(11)的上端面之間的間隙為 5mm-10mm。
6. 根據(jù)權利要求5所述的光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置，其特征在于所述光學元件夾具體(14)由本體(14-1)、橡膠墊(14-2)和夾緊螺栓(14-3)組成，所述本 體(14-1)的居中位置沿平板直線電機(13)的移動方向開有夾緊槽(14-1-1)，夾緊槽 (14-1-1)的一側(cè)壁上粘接橡膠墊(14-2)，夾緊槽(14-1-1)的另一側(cè)壁有夾緊螺栓(14-3) 穿過，所述夾緊螺栓(14-3)的端部裝有橡膠套(14-3-1)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置，其特征在于所述夾 緊螺栓(14-3)為三個，所述三個夾緊螺栓(14-3)呈等腰三角形的三個頂點式分布并且所 形成的等腰三角形的底邊呈水平。
8. 根據(jù)權利要求7所述的光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置，其特征在于所述水 平微位移工作臺(20)和豎直微位移工作臺(21)分別由L形底座(20-1)、微位移載物臺 (20-2)、驅(qū)動軸(20-3)、旋鈕(20-4)、一對燕尾導軌(20-5)和端面固定板(20-6)組成，所 述L形底座(20-1)的一個側(cè)面板與端面固定板(20-6)之間由一對燕尾導軌(20-5)連接 固定，一對燕尾導軌(20-5)上滑動配合微位移載物臺(20-2)，微位移載物臺(20-2)連接驅(qū) 動軸(20-3)，驅(qū)動軸(20-3)穿過端面固定板(20-6)和L形底座(20-1)的一個側(cè)面板，驅(qū) 動軸(20-3)的兩端分別連接旋鈕(20-4);所述CCD支撐架(19)的上端與豎直微位移工作臺(21)的L形底座(20-1)的底面板 固定連接，豎直微位移工作臺(21)的微位移載物臺(20-2)與水平微位移工作臺(20)的L 形底座(20-1)的底面板固定連接，水平微位移工作臺(20)的微位移載物臺(20-2)與L形 CCD聯(lián)接板(18)的一個側(cè)面板固定連接。
9. 根據(jù)權利要求8所述的光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置，其特征在于所述水 平工作臺(1)下表面的一組對邊的中心處開有兩個豁口 (l-l)，兩個豁口 (1-1)的中心線方 向與平板直線電機(13)的移動方向相同。
10. 根據(jù)權利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置， 其特征在于它還包括防護罩(22)，所述防護罩(22)罩于電機支撐架(2)的外表面。
全文摘要
一種光學晶體元件激光損傷閾值檢測裝置，屬于光學晶體元件激光損傷閾值檢測技術領域。它解決了目前沒有專用檢測裝置來實現(xiàn)光學晶體元件激光損傷閾值的精確測試的問題。它利用控制計算機編程來控制伺服電動機和平板直線電機的運動，使光學晶體元件上起始測試區(qū)域處于激光光束路徑上，通過豎直微位移工作臺和水平微位移工作臺調(diào)整CCD攝像頭與光學晶體元件之間的相對位置，伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動通過滾珠絲杠轉(zhuǎn)化為滾珠絲母的直線運動，滾珠絲母帶動絲母滑塊上下運動，從而帶動L形直線電機支撐板的上下運動，使平板直線電機可以上下調(diào)節(jié)光學元件夾具體的高度。本發(fā)明用于光學晶體元件激光損傷閾值的檢測。
文檔編號G01N21/84GK101706444SQ20091007320
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權日2009年11月13日
發(fā)明者姜偉, 姜文斌, 李明全, 陳寬能, 陳明君 申請人:哈爾濱工業(yè)大學