走进光束测量-损伤阈值（一）

性能足够强的激光照射光学元件会导致不可逆的变化，其造成的影响从薄膜上的斑痕到基底的烧蚀击穿以及固有属性变化都有可能存在。下图展现出光功率计有源面经过小直径高功率激光器照射后产生的损伤情况，虽然表面看起来只是很小***块黑斑，但经过对应厂***的检测，其整体测量都已经不准确。

图1：光功率计有源面经过高功率密度激光照射后产生的损伤实例

激光诱导损伤会***性的破坏光电元件，使得设备产生必须返厂才能进行维修的故障，这些售后维修的成本不比买个新的设备便宜多少，同时维修周期往往以月计。因此为了安全、经济、高效的进行试验，激光诱导损伤阈值（Laser-Induced Damage Threshold，LIDT）成为了在光束测量实验中必不可少的选型指标之***。

|什么是激光诱导损伤阈值

激光诱导损伤阈值在 ISO 21254 中定义为：光学器件推测的损伤概率为零的***高激光辐射量，这反应出了被测设备损伤发生前能够承受的***大激光能量密度（Max Average Power Density，脉冲激光器，通常以 J/为单位）或***大激光强度（Max Pulse Energy，连续波激光器，通常以 W/为单位）。实际测量的LIDT数据只能作为同批次产品的参考，不能认为低于此值绝对不会发生光学器件损伤

|光束分布对应损伤阈值的影响

高功率应用领域常见的强度分布主要包括高斯和平顶光强度分布。平顶光在光束横截面上的光强分布是相对均匀的（因此也会被称为均匀光束），而高斯光是横向电场以及辐照度分布近似满足高斯函数的光束，其强度分布类似高斯函数。高斯光束（TEM00模、）的***大能量密度约为具有相同光功率的平顶光束的两倍，如图2所示。

图2：在相同的光功率下，高斯光束的峰值强度是平顶光束的两倍（图源：网络）

因此当激光光束为高斯光束或者接近高斯光束时，建议将计算所得的功率/能量密度乘以二，作为选型时损伤阈值的参考值。

|脉冲宽度对于损伤阈值的影响

与光束分布的不同带来损伤阈值的不同***样，不同的脉宽所造成的损伤效应会改变损伤阈值的参考值。连续激光（CW）的损伤原理主要是对于照射表面的热效应所造成的融化或者镀膜的损坏，或者由于胶合剂的吸收或散射，胶结光学元件（如消色差）的连续波损伤阈值往往较低。脉宽大于百μs的脉冲光可以当做连续激光看待，脉宽大于百ns的脉冲光具有与CW类似效应。同时高脉冲重复频率（PRF）的脉冲激光考虑到可能由于元件热吸收量与扩散速度等因素，应当将平均功率与峰值功率与同等的连续激光功率进行比较，以防止由于热效应损伤器件。

脉宽在百ns到百μs之间时，可能由于吸收与介电击穿的共同影响，因此需要对其进行综合考虑。小于ns***别的脉宽通常具有比较复杂的混合机制造成损伤，例如多光子吸收、多光子电离、雪崩电离以及载子-声子散射等。在这***范围内的激光不建议进行损伤阈值的脉宽缩放（在下***章节中会提到），因为我们不知道占据主导的损伤机制是哪***种。

(文章来源于仪器网)