TC-08温度记录仪在光学薄膜激光量热吸收测试的应用

　　摘要：在激光系统中，光学薄膜的抗激光强度较低，这是光学薄膜研究中最重要的问题之一。测量光学薄膜对强激光的热吸收情况对于光学薄膜的性能研究具有重大意义，而TC-08是一款可靠灵活的温度记录仪。本文介绍了利用TC-08温度记录仪“接触式”地测试光学薄膜激光量热吸收的测试，大大地扩展了TC-08在光电行业的应用。

　　1 引言

　　光学薄膜的应用始于20世纪30年代。现代，光学薄膜已广泛用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器，它充斥著我们生活的方方面面，其性能的优劣直接影响产品的性能。光学薄膜对激光量的热吸收是衡量光学薄膜性能的一个重要参数,特别是在强激光作用下，即使十分微弱的吸收也足以导致薄膜元件的破坏，因此有必要对光学薄膜的激光量热吸收情况进行测试。为了达到测试的目的，温度记录仪显得尤为重要。本文利用两种不同的方式完成该项测试，包括“接触式”和“非接触式”测试，并给出测试的结果。中国科学院光电技术研究所光电实验室正是采用TC-08来测试光学薄膜对激光量的吸收情况，跟本文介绍的应用相类似。

　　2 测试工具和测量原理

　　2.1 测试工具

　　1) TC-08温度记录仪：TC-08是一款八通道的热电偶温度记录仪，由英国Pico研发生产，广州虹科为国内总代理商，专用于实时在线的温度数据采集、显示和存储，以图表，数据表或者文档的形式查看数据。测量范围-270℃至1820℃，精度±0.5℃，能够存储一百万个数据点，其最大的特点是USB供电和通信，不需外部电源，非常适用于实验室和现场温度测量。

　　2)Ti32红外热像仪：Ti32是由福禄克研发生产的一款便携式红外热像仪，用于测试一个面的温度，可以查看完整的数据分析和报告，温度测量范围-20℃至+600℃，精度±2℃，手持式操作，电池供电，红外热像仪的应用非常广泛，只要有温度差异的地方都有应用。

　　2.2 测量原理

　　利用大功率激光器对光学薄膜进行照射，一部分激光自动反射出去，另外一部分激光则被光学薄膜吸收，光学薄膜由于吸收激光而温度升高，照射一段时间后，薄膜自然冷却。利用以英国Pico的TC-08温度记录仪为主，福禄克Ti32红外热像仪为辅的记录整个过程中的温度，TC-08能够实时在线绘制温度曲线，并记录温度数据，通过热力学理论得到光学薄膜对激光量的热吸收情况，从而了解光学薄膜的性能[2]。图1为理想测试曲线，图2本次测试用的光学薄膜。

　　3 测量过程

　　图3为测试整体装置，大功率的激光器发射强激光照射在贴在镜片的光学薄膜上，镜片背面粘贴连接着TC-08在线温度记录仪的贴片式3至5条热电偶线，“接触式”地进行温度测试，采集的数据直接显示和保存在电脑上;在镜片周围利用Ti32红外热像仪，“非接触式”测试镜片背面的温度。两种方法进行对比验证，保证更加准确的测试结果。TC-08连接的热电偶线线长可以自行配置(最长20米)，测试地点跟观测地点可以在不同的实验室，如果您需要进行下一次测试，直接在电脑上选择在此测试即可，十分方便。

　　1) 配置TC-08和Ti32。通过免费的配置软件Picolog recorder配置TC-08温度记录仪，按照测试的需求设置数据记录的模式，间隔，时长，通道和报警等，直接通过红外热像仪的操作面板按键对测试的事项配置Ti32;

　　2) 粘贴3条贴片式热电偶线到镜片背面;

　　3) 安装各个仪器，打开大功率激光器，对准光学薄膜;

　　4) 开始记录温度数据。开启TC-08和Ti32的记录功能，开始进行温度采集，显示和存储，过了一段时间后，关闭大功率激光器，继续记录光学薄膜自然冷却至室温的温度变化;

　　5) 导出数据，得到热吸收情况。将两款温度记录仪的数据导出到电脑上对比验证，并进行数据分析，通过热力学理论求得光学薄膜对激光量的热吸收情况。

　　4 结果分析

　　TC-08完成了温度数据采集之后，可以直接在Picolog Recorder软件上将记录的数据导出格式为图片、excel或者txt格式的数据。如下图所示，图4为TC-08测试的温度曲线，图5为TC-08测试的温度数据。

　　对比TC-08和Ti32测试的数据，两者数据总体趋势一致，因为TC-08的测试精度(±0.5℃)相比Ti32的测试精度(±2℃)要高，且镜片的面积较大，TC-08不仅仅测试了一个温度点，而是同时测量3至5个点，求各个点的平均值，这样得到的温度数据更接近真实值，所以采取TC-08测试的数据作为后期的分析数据。通过热力学原理得到光学薄膜对激光量的热吸收情况，从而能够判断光学薄膜的性能。

　　5 结论

　　试验表明，利用TC-08测试记录的温度曲线跟预期的理想温度测试曲线十分相近，测量精度高，试验成功。光学薄膜是所有光学系统中不可缺少的基本元件，往往也是最薄弱的环节之一，尤其在强激光系统中，光学薄膜即使出现十分微小的瑕疵，也会导致输出光束质量下降。应用于强激光系统的光学薄膜，则更强调它的抗激光强度，围绕提高这类薄膜的抗激光强度所开展的工作，使这类薄膜的研究更加深入。热吸收是光学薄膜的一项重要性能指标，精度测量光学薄膜对激光量热吸收可以大大优化激光光学器件。