【摘 要】
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光声检测是一种实时在线、高灵敏度、便捷、低成本的光学元件损伤检测技术,是未来强激光系统损伤检测方面的研究热点。尽管压电陶瓷压电系数高,但加工较难、机械性能差、安全性低。聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride,PVDF）薄膜传感器具有频响宽、易加工、成本低、柔软坚韧等优点。因此,本论文基于PVDF薄膜传感器开展了激光诱导损伤光声检测技术的研究,主要内容如下:1.基于声学的时域波动
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光声检测是一种实时在线、高灵敏度、便捷、低成本的光学元件损伤检测技术,是未来强激光系统损伤检测方面的研究热点。尽管压电陶瓷压电系数高,但加工较难、机械性能差、安全性低。聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride,PVDF）薄膜传感器具有频响宽、易加工、成本低、柔软坚韧等优点。因此,本论文基于PVDF薄膜传感器开展了激光诱导损伤光声检测技术的研究,主要内容如下:1.基于声学的时域波动方程建立了冲击波在熔石英平面光学元件中的传播模型,分析了激光损伤时产生的冲击波在熔石英表面形成的压强分布,结果表明:在熔石英后表面形成的压强要大于前表面,后表面边缘位置的压强与侧表面压强处于相同量级,说明了传感器粘合在熔石英后表面和侧表面均可实现良好的检测。2.根据国际标准ISO21254设计并搭建了基于PVDF薄膜传感器的光学元件激光诱导损伤实验系统。在脉宽10 ns、中心波长1064 nm的激光脉冲作用下,熔石英损伤阈值为70.4 J/cm2。利用灵敏度96.6 mV/kPa的PVDF薄膜传感器,研究了后表面粘合时不同尺寸损伤坑的探测概率:当损伤坑尺度大于1 μm时,检测概率大于75%。并研究了光声信号幅值与能量密度和辐照点与传感器间的距离的变化规律:光声信号幅值随辐照点与传感器距离的增加而下降,随辐照点能量密度的增加而增加。3.开展了 PVDF薄膜传感器侧表面粘合时激光诱导损伤光声探测实验研究,结果表明:激光诱导损伤的坑探测分辨率可达到微米量级,当损伤坑大于1 μm时,检测概率大于54.5%。本论文基于PVDF薄膜传感器进行了激光诱导损伤的光声检测研究,为光声检测激光诱导光学元件损伤提供了新的技术思路,具有潜在的实际应用价值。
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