薄膜单波长激光损伤阈值测试控制系统的研制

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1、密级无分类号TB43工程硕士学位论文薄膜单波长激光损伤阈值测试控制系统的研制曹芳婷指导教师黄钉劲教授丁万春高级工程师申请学位级别工程硕士工程领域光学工程2018年5月20日薄膜单波长激光损伤阈值测试控制系统的研制学科：光学工程研究生签字：学校导师签字：企业导师签字：摘要薄膜已广泛应用于光学的各个领域，作为光学系统的重要组成部分其激光损伤阈值相比于光学元件裸表面低了2~4倍，在受到强激光作用时光学元件表面的薄膜会短时间内发生损伤，影响了光学元器件的使用寿命，因而激光损伤阈值已成为光学薄膜不可缺少的性能指标。高功率激光器技术的进步对薄膜的抗激光损伤性能提出了更高的要求，一套能准确测试薄

2、膜损伤阈值的智能控制系统成为研究的主要目标。本论文研究内容及成果如下：研究了损伤阈值的测试原理和方法，在已有的理论基础上设计了基于ARM嵌入式技术的薄膜损伤阈值测试控制系统，完成了系统中各个模块的硬件选型并确定了系统总体技术方案以及系统各个功能模块的控制方案。通过分析所需要实现的功能，完成了系统的测控电路设计以及PCB制版和焊接，该电路实现了程控衰减器模块、二维样品台模块的控制功能；编制了所对应的嵌入式软件，并进行了相应功能的调试。完成了系统的监控软件设计，包括启动界面、探测调整界面、设置界面、测试界面和手动拟合界面。监控软件通过网口通讯方式实现与测控电路之间的信息传输，实现对测控

3、电路所含各功能模块的控制；通过计算机的各通讯端口实现对激光器输出参数、激光器能量的实时准确控制以及CCD、能量计的数据采集。进行了系统电路、嵌入式软件和监控软件的联调。结合1-on-1的阈值测试法以及CCD在线图像损伤判别法测得样品的损伤阈值并对数据进行了分析，验证了本文所采用控制方案的可行性。关键词：控制系统；薄膜；程控衰减器；DevelopmentofTestandControlSystemforSingle-WavelengthLaserDamageThresholdofOpticalFilmDiscipline:OpticalEngineeringStudentSignat

4、ure:SupervisorSignature:AbstractFilmhasbeenwidelyusedinvariousfieldsofoptics,asanimportantpartoftheopticalsystem,laserdamagethresholdoffilmis2~4timeslessthantheopticalelementssurface,filmonthesurfaceofopticalelementwilldamageinashortperiodoftimewhenitisaffectedbyhighpowerlaser,itaffectsworking

5、lifeofopticalcomponents,thenlaserdamagethresholdofopticalthinfilmsbecomesindispensableperformanceindex.Progressofhigh-powerlasertechnologyhasputforwardhigherrequirementsforlaserdamageresistanceofthinfilms.Asetofintelligentcontrolsystemthatcanaccuratelymeasuredamagethresholdofthinfilmshasbecame

6、maingoaloftheresearch.Thecontentsandresultsofthisthesisareasfollows:Studiedprincipleandmethodofdamagethresholdtest,designedfilmdamagethresholdmeasurementandcontrolsystembasedonexistingtheorybyembeddedtechnologyARM,completedhardwareselectionofeachmoduleofthissystemanddeterminedoveralltechnicals

7、chemeandcontrolschemeofeachfunctionalmoduleofthissystem.Byanalyzingfunctionsneeded,completeddesignofmeasurementandcontrolcircuit,platedPCBboardandwelded.Circuitrealizedcontrolofprogrammableattenuatormoduleandtwo-dimensionalsamplemodule.