CN114440800A - 一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，方法包括：通过相纸确定激光焦面的大体位置。然后调节半波片，将测试激光衰减，衰减后的激光经过平板分束镜反射分光，反射光能量密度低于CCD相机的像元饱和阈值。将CCD相机放在导轨上，并置于光路中。沿光路方向滑动CCD相机的位置，通过CCD相机软件的读数，计算得到最小光斑附近五处光斑面积。在五处光斑面积中选择面积最小的一个光斑的位置，在该位置前后连续移动导轨，通过观察CCD相机中采集到的光斑大小，移动过程中光斑最小的位置即为焦面位置。该方法适用于非对称光斑能量分布的高能量激光，并且能够准确测定聚焦后焦面位置的光斑大小。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，属于激光损伤阈值测试领域。
背景技术
光学元件与材料的激光损伤阈值测试是让接受测试的样品暴露在一定程度的激光能量密度下，检测其是否发生光学损伤，若无损伤，则增加能量密度，并重复暴露和检测步骤。这个过程一直持续到在样品上观察到损伤。损伤时的激光能量密度即为样品的损伤阈值。
在光学元件与材料的激光损伤阈值测试过程中需要知道激光作用在被测样品上的阈值总能量与激光的光斑面积，两者相除就可得到该样品的激光损伤阈值。阈值总能量通过激光能量计获得，激光光斑面积通过CCD相机获得。如果被测样品上的激光光斑的能量分布是均匀的，那么光斑面积的测量较为简单。但是实际上激光光斑的空间能量分布不均匀，且测试中一般采用聚焦光斑，在确定光斑面积时首先要确定焦面的位置。用于损伤阈值测试的激光能量密度较高，如果采用中性密度滤光片衰减片进行衰减，激光经过中性密度滤光片衰减片时会产生多光子吸收、光克尔效应等非线性效应，另外衰减片划痕会引入杂散光，同时由于衰减片对激光能量的吸收，吸收的能量会使得衰减片产生一定的热效应，因此对于高能量密度激光损伤阈值测试实验，采用中性密度滤光片衰减片衰减的方法会造成测试结果的不准确。
专利文献CN1193212C公开了一种测定激光束光斑尺寸的方法,包括:使激光束沿扫过参考刀口的路径扫描,该参考刀口有一光电检测器位于其后；和测量光电检测器在扫描期间的输出信号,该输出信号与扫描期间入射光电检测器的激光束光斑面积对应。中国专利文献CN104874913A公开了测量激光光斑大小与靶材定位的装置及方法，用于夹持相纸的夹具置于升降台上，升降台安装于X-Y运动工作台上，X-Y运动工作台位于多螺纹孔工作台底座上，伺服电机与X-Y运动工作台和升降台驱动连接，激光器的输出光路上设置光路系统，光路系统的输出端正对于夹具所夹持的相纸，激光器的光路输出端还布置有用于接收光信号的光电传感器，光电传感器连接至工控机，工控机与伺服电机控制连接。利用激光冲击波作用在相纸上形成的离散斑点，精密测量，逐级逼近所需的光斑大小；利用薄膜来定位靶材；利用测量离散斑点的尺寸来逼近所需斑点尺寸。但是，以上专利的测试方法不适用于高能量激光，或者非对称光斑能量分布。实际的激光能量的空间分布并非是均匀的，这就不能简单地用几何方法计算激光光斑的面积。
国标GB/T16601.1-2017《激光器和激光相关设备——激光损伤阈值测试方法》中给出靶平面定义为：过入射激光光轴与测试样品表面的交点，与测试样品表面相切的平面，而入射激光的有效面积定义为：靶平面内激光脉冲能量与激光脉冲的最大能量密度的比值。但是其并没有对具体光斑有效面积的测试过程进行阐述。
国标GBT 13739-2011《激光光束宽度、发散角的测试方法以及横模的鉴别方法》则提出了通过刀口法对激光光斑宽度进行测量。刀口法对高斯光或近高斯型的光束测量较为容易，因为该类光斑分布具有圆对称性。但实际的激光能量的空间分布并非是均匀的，这就不能简单地用几何方法计算激光光斑的面积。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，该方法采用半波片和偏振片组合做成高精度连续可调衰减装置，这方便于CCD相机中光强的调节；并通过光斑的激光总能量Q、背景光总能量Eb、峰值能量E和CCD相机单个像元面积得到有效，得到激光光斑的有效面积，能够准确测定聚焦后焦面位置的光斑大小。
本发明的技术方案为：
一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，该测定方法使用的测试装置包括激光光源、半波片、偏振片、吸收池、聚焦透镜、平板分束镜、CCD相机、滑动导轨、激光反射镜和电子计算机；激光光源发射的激光首先经过半波片，使得激光的偏振方向发生转动，然后入射到偏振片，使得S偏振激光发生反射，P偏振激光发生透射；反射的激光入射到位于偏振片一侧的吸收池中；透射的激光先经过聚焦透镜进行汇聚，再入射到平板分束镜，平板分束镜将激光分为两条光路，即采样光路和主光路；在主光路中，激光直接入射到待测样品的表面；在采样光路上设置有激光反射镜、CCD相机和滑动导轨，CCD相机固定在滑动导轨中，激光通过激光反射镜反射到CCD相机中进行光斑采集；并且CCD相机与电子计算机相连接，电子计算机用于计算CCD相机采集到的光斑的大小；
所述测定方法包括：
(1)搭建所述测试装置，在主光路中，调节三维位移平台使得样品位于激光焦面的位置；将相纸放置在采样光路中，调节相纸在采样光路中位置，相纸上光斑直径最小的位置为接近激光焦面的位置；
(2)将滑动导轨置于采样光路中，并将CCD相机放置在滑动导轨中，使得CCD相机固定在步骤(1)确定的所述接近激光焦面的位置；调节半波片，将采样光路中的激光衰减到能量密度低于CCD相机的像元饱和阈值；当采样光路中入射光的功率足够高时，CCD相机的输出信号达到最大值，再增大入射激光的功率，信号幅值基本上保持常数，从而判断达到CCD相机的像元饱和阈值；激光能量通过能量计测量采用的CCD相机要求其具有能够测量激光光斑直径峰值点、中心点能量密度大小的功能。其主要有以下优势：可测得激光光斑直径峰值点、中心点能量密度大小；实时观测光斑峰值点中心点位置的变化，了解光斑的变化情况；对背景光能量进行扣除，有效地提高了测量结果的精确度。
(3)调节滑动导轨改变CCD相机在采样光路上的位置，使得CCD相机位于激光焦面位置，然后根据CCD相机在激光焦面位置处采集到的光斑的总能量以及光斑的峰值能量计算有效光斑面积S。通过滑动导轨移动CCD相机位置时，确保光斑始终在CCD相机视场中。
本发明中，通过调节半波片来控制通过偏振片的激光能量，来达到衰减的目的。入射到半波片的激光偏振方向由激光光源决定。半波片是平行光轴切割的石英平板，它使出射光的偏振方向发生转动，于是光束不能全部通过后面放置的偏振片，也就是说发生了光束的衰减。只要让半波片围绕法线旋转就可以改变组合装置的透过率，其变化范围可从1降低到0。因为衰减量的控制精度由半波片旋转角精度来决定，所以半波片和偏振片组合可以做成高精度连续可调衰减装置，这方便于CCD相机中光强的调节。另外，半波片与偏振片的损伤阈值较高，对光吸收小，因此对原激光光斑形状与大小没有影响。经实验验证，通过半波片以及偏振片改变激光能量后，光斑大小与能量改变前相同，因此能够保证损伤测试中，光束能量变化不会引起光斑大小的变化。而传统测量中，通过改变激光器泵浦等方式来改变激光能量，会导致光斑大小发生变化，因此测量结果不准确。
根据本发明优选的，步骤(3)中，调节滑动导轨改变CCD相机在采样光路上的位置，使得CCD相机位于激光焦面位置，然后根据CCD相机在激光焦面位置处采集到的光斑的总能量以及光斑的峰值能量计算有效光斑面积S，具体过程为：
3-1，测量CCD相机在步骤(1)获得的接近激光焦面的位置及其前后至少五个位置处的光斑面积，选取最小光斑面积的位置，并且相邻位置之间的距离为小于等于样品的厚度；
3-2，在选取最小光斑面积的位置后，在该位置前后连续移动滑动导轨，通过观察CCD相机中采集到的光斑大小，移动过程中光斑最小的位置即为焦面位置；
3-3，在步骤3-2确定的焦面位置处，CCD相机采集光斑的总能量以及光斑的峰值能量来计算有效光斑面积S。
根据本发明优选的，步骤3-3中，CCD相机采集光斑的总能量和光斑的峰值能量之前，先去除背景噪声，具体过程为：首先将激光光源遮住，通过CCD相机，取影像讯号的平均能量值，即为噪声能量；计算时将总能量减去噪声能量，即去除噪声。通过去噪声处理，能够得到更清晰的细节，更精确测量光斑总能量和峰值能量。
根据本发明优选的，步骤3-3中，根据CCD相机采集到的光斑的总能量以及光斑的峰值能量来计算有效光斑面积S，计算如式(I)所示：
式(I)中，S为有效光斑面积，Q为激光总能量，Eb为噪声能量，直接通过CCD相机采集得到，E为峰值能量，峰值能量为能量最高像素点的能量值，A为CCD相机每个像元的面积。CCD相机每个像元的面积通过CCD相机的参数获得。
根据本发明优选的，将CCD相机在焦面位置的前后移动，若移动的距离在样品厚度范围内，光斑直径变化超过5％，则增加聚焦透镜的焦距，或者将聚焦透镜向激光光源的位置移动。
由于样品本身具有一定厚度，通过滑动导轨的滑块移动CCD相机的位置，可以测量焦面位置前后光斑变化的大小。根据标准GB/T 16601.2-2017《激光器和激光相关设备激光损伤阈值测试方法第2部分：阈值确定》，测试时光斑的空间分布稳定性应小于等于5％。若在样品厚度范围内，光斑直径变化超过5％，则需要重新调整光路上聚焦透镜的焦距和位置，提高聚焦光斑的瑞利距离，保证光斑的空间分布稳定性满足要求，瑞利距离ZR计算公式为，
式(II)中，C是光斑直径，λ是激光波长；根据式(II)可知，应增大焦面光斑直径，来增加聚焦后光束的瑞利距离。
光斑聚焦后直径C大小计算公式为，
式(III)中，M2是光束质量，f是透镜焦距，D是聚焦前透镜光斑大小。根据式(III)可知，应当增大透镜焦距，减小透镜上光斑大小。一般激光器出射光为发散光，因此可以将透镜前移来减小透镜上光斑大小。
根据本发明优选的，当激光的波长为350nm-2000nm时，聚焦透镜的材质采用K9玻璃；当激光的波长为185nm-350nm时，聚焦透镜的材质选择熔石英。从而保证对激光能量的高透过率。
根据本发明优选的，所述聚焦透镜为长焦距单透镜，焦距大于等于1m；或采用凸透镜和凹透镜组合对激光进行聚焦。
根据本发明优选的，激光光源发出的激光为线偏振光。
根据本发明优选的，偏振片上设置有抗反射涂层。偏振片对S偏振光反射，对P偏振光则透射，偏振片镀有抗反射涂层。S偏振光经过反射后，进入吸收池中进行回收。
根据本发明优选的，滑动导轨的长度大于100mm。
本发明的有益效果为：
1.通过CCD相机及相关软件，获取激光光斑的总能量和峰值能量，搭建基于CCD相机测量激光光束测量平台。作用在被测样品上的激光光斑总存在着一个或几个激光能量峰值，其中必有一个最大的能量峰值，这个最大峰值能量容易对材料产生损伤，因此不能用激光总能量除以光斑几何面积的方法来确定损伤阈，而是要用激光总能量除以光斑的有效面积来确定。
2.由于样品本身具有一定厚度，通过导轨移动CCD相机前后位置，可以测量焦面前后光斑变化的大小，若光斑变化较大，则需要重新调整光路，使聚焦后光束的瑞利距离较大，聚焦光斑大小随前后位置变化更小，光斑在样品前后表面的大小一致。
3.本专利的测试方法适用于非对称光斑能量分布的高能量激光，实际测试时的激光能量的空间分布并非总是均匀的高斯光束，因此不能简单地利用梯形法或者其它拟合方法进行计算束腰位置的光斑大小。本专利提供的测试方法能够准确测定聚焦后焦面位置的光斑大小。
4.本申请在激光损伤阈值测试中，通过半波片与偏振片组合，来达到衰减的目的。因为衰减量的控制精度由半波片旋转角精度来决定，所以半波片和偏振片组合可以做成高精度连续可调衰减装置。这方便于CCD相机中光强的调节。调节过程方便，调节光路结构简单，避免了衰减片因为吸收、热效应带来的光斑畸变。半波片与偏振片组合理论上能够使得偏振度较高的线偏振光其能量变化范围从1降低到0，实现能量的连续调节。
附图说明
图1为一种应用在激光损伤阈值测试中的光斑面积测定装置示意图。
图2为在a-e不同位置CCD相机软件测得的光斑。
图3为焦面处CCD相机软件测得的光斑。
1、激光光源，2、半波片，3、偏振片，4、聚焦透镜，5、CCD相机，6、滑动导轨，7、吸收池，8、平板分束镜，9、激光反射镜，10、样品。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，如图1所示，该测定方法使用的测试装置包括激光光源1、半波片2、偏振片3、吸收池7、聚焦透镜4、平板分束镜8、CCD相机5、滑动导轨6、激光反射镜9和电子计算机。
激光光源1发射的激光首先经过半波片2，使得激光的偏振方向发生转动，然后入射到偏振片3，使得S偏振激光发生反射，P偏振激光发生透射；反射的激光入射到位于偏振片3一侧的吸收池7中；透射的激光先经过聚焦透镜4进行汇聚，再入射到平板分束镜8，平板分束镜8将激光分为两条光路，即采样光路和主光路；在主光路中，激光直接入射到待测样品10的表面；样品10放在三维位移平台上，可以调整激光焦面在样品10上的位置，一般调整方向为垂直光路的x方向与y方向。
在采样光路上设置有激光反射镜9、CCD相机5和滑动导轨6，CCD相机5固定在滑动导轨6中，激光通过激光反射镜9反射到CCD相机5中进行光斑采集；并且CCD相机5与电子计算机相连接，电子计算机用于计算CCD相机5采集到的光斑的大小；在采样光路上，激光束衰减后通过激光反射镜9进入CCD相机5。
主光路与采样光路虽然激光能量不同，但是在距离平板分束镜8相同距离的焦面上，光斑大小是相同的。因此采样光路CCD相机5测量的光斑大小，即为同一时刻主光路样品10上激光光斑大小。通过该方法可以实现实时监测损伤激光光斑大小。
本实施例中，激光光源1发出的激光为线偏振光。
偏振片3上设置有抗反射涂层。偏振片3对S偏振光反射，对P偏振光则透射，偏振片3镀有抗反射涂层。S偏振光经过反射后，进入吸收池7中进行回收。
当激光的波长为350nm-2000nm时，聚焦透镜4的材质采用K9玻璃；当激光的波长为185nm-350nm时，聚焦透镜4的材质选择熔石英。从而保证对激光能量的高透过率。
所述聚焦透镜4为长焦距单透镜，焦距大于等于1m；或采用凸透镜和凹透镜组合对激光进行聚焦。
所述测定方法包括：
(1)搭建所述测试装置，在主光路中，调节三维位移平台使得样品10位于激光焦面的位置；将相纸放置在采样光路中，调节相纸在采样光路中位置，相纸上光斑直径最小的位置为接近激光焦面的位置；
在理论焦面附近，通过相纸确定激光焦面的大体位置。用相纸粗调，在光路中移动相纸，分别打出最小即最强的激光光斑，即为接近激光焦面的位置。
(2)将滑动导轨6置于采样光路中，并将CCD相机5放置在滑动导轨6中，使得CCD相机5固定在步骤(1)确定的所述接近激光焦面的位置；调节半波片2，将采样光路中的激光衰减到能量密度低于CCD相机5的像元饱和阈值；当采样光路中入射光的功率足够高时，CCD相机5的输出信号达到最大值，再增大入射激光的功率，信号幅值基本上保持常数，从而判断达到CCD相机5的像元饱和阈值；激光能量通过能量计测量采用的CCD相机5要求其具有能够测量激光光斑直径峰值点、中心点能量密度大小的功能。其主要有以下优势：可测得激光光斑直径峰值点、中心点能量密度大小；实时观测光斑峰值点中心点位置的变化，了解光斑的变化情况；对背景光能量进行扣除，有效地提高了测量结果的精确度。
(3)调节滑动导轨6改变CCD相机5在采样光路上的位置，使得CCD相机5位于激光焦面位置，然后根据CCD相机5在激光焦面位置处采集到的光斑的总能量以及光斑的峰值能量计算有效光斑面积S。通过滑动导轨6移动CCD相机5位置时，确保光斑始终在CCD相机5视场中。
本发明中，通过调节半波片2来控制通过偏振片3的激光能量，来达到衰减的目的。入射到半波片2的激光偏振方向由激光光源1决定。半波片2是平行光轴切割的石英平板，它使出射光的偏振方向发生转动，于是光束不能全部通过后面放置的偏振片3，也就是说发生了光束的衰减。只要让半波片2围绕法线旋转就可以改变组合装置的透过率，其变化范围可从1降低到0。因为衰减量的控制精度由半波片2旋转角精度来决定，所以半波片2和偏振片3组合可以做成高精度连续可调衰减装置，这方便于CCD相机5中光强的调节。另外，半波片2与偏振片3的损伤阈值较高，对光吸收小，因此对原激光光斑形状与大小没有影响。经实验验证，通过半波片2以及偏振片3改变激光能量后，光斑大小与能量改变前相同，因此能够保证损伤测试中，光束能量变化不会引起光斑大小的变化。而传统测量中，通过改变激光器泵浦等方式来改变激光能量，会导致光斑大小发生变化，因此测量结果不准确。
具体过程为：
3-1，测量CCD相机5在步骤(1)获得的接近激光焦面的位置及其前后至少五个位置处的光斑面积，选取最小光斑面积的位置，并且相邻位置之间的距离为小于等于样品10的厚度；
本实施例中，改变CCD相机5在光路上的位置，如图1所示，由a位置至e位置，并观察CCD相机5软件中显示的光斑大小。通过CCD相机5的读数，计算得到最小光斑附近五处光斑面积。测量焦面前后(包括焦面)五个位置的光斑面积。相邻位置之间沿光路距离为10mm。分别计算各个位置的光斑面积，选取最小面积光斑的位置。
3-2，在选取最小光斑面积的位置后，在该位置前后连续移动滑动导轨6，通过观察CCD相机5中采集到的光斑大小，移动过程中光斑最小的位置即为焦面位置；其中，滑动导轨6的长度大于100mm。
3-3，在步骤3-2确定的焦面位置处，CCD相机5采集光斑的总能量以及光斑的峰值能量来计算有效光斑面积S。
温度噪声、暗电流等都会影响CCD相机5表面的像素，为去除背景噪声，步骤3-3中，CCD相机5采集光斑的总能量和光斑的峰值能量之前，先去除背景噪声，具体过程为：首先将激光光源1遮住，通过CCD相机5，取影像讯号的平均能量值，即为噪声能量；计算时将总能量减去噪声能量，即去除噪声。通过去噪声处理，能够得到更清晰的细节，更精确测量光斑总能量和峰值能量。
步骤3-3中，根据CCD相机5采集到的光斑的总能量以及光斑的峰值能量来计算有效光斑面积S，计算如式(I)所示：
式(I)中，S为有效光斑面积，Q为激光总能量，Eb为噪声能量，直接通过CCD相机5采集得到，E为峰值能量，峰值能量为能量最高像素点的能量值，A为CCD相机5每个像元的面积。CCD相机5每个像元的面积通过CCD相机5的参数获得。
通过旋转半波片2，也可以观察不同能量下激光光斑面积变化。用单个像元素采集到的最大峰值能量除以像元素面积就能得到激光光斑的最大峰值能量密度。最后由CCD相机5采集的总能量除以峰值能量密度即可得到激光光斑的有效面积。
图2为图1中五个位置的光斑，经过测量，c处光斑最小，在c处附近移动CCD相机5，从而找到焦面位置。
图3为焦面位置处光斑测量时软件界面，左边为CCD相机5采集值，右边为CCD相机5采集到的光斑。在去除背景噪声前，总能量为18285872，去除噪声后，总能量为18285259，峰值能量为3019，而CCD相机5单个像元面积为19.36μm2，根据公式，将采集到的总能量除以峰值能量密度，得到激光光斑的有效面积为0.00117cm2。
实施例2
一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，与实施例1提供的一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法的区别之处在于：
将CCD相机5在焦面位置的前后移动，若移动的距离在样品10厚度范围内，光斑直径变化超过5％，则增加聚焦透镜4的焦距，或者将聚焦透镜4向激光光源1的位置移动。
由于样品10本身具有一定厚度，通过滑动导轨6的滑块移动CCD相机5的位置，可以测量焦面位置前后光斑变化的大小。根据标准GB/T 16601.2-2017《激光器和激光相关设备激光损伤阈值测试方法第2部分：阈值确定》，测试时光斑的空间分布稳定性应小于等于5％。若在样品10厚度范围内，光斑直径变化超过5％，则需要重新调整光路上聚焦透镜4的焦距和位置，提高聚焦光斑的瑞利距离，保证光斑的空间分布稳定性满足要求，瑞利距离ZR计算公式为，
式(II)中，C是光斑直径，λ是激光波长；根据式(II)可知，应增大焦面光斑直径，来增加聚焦后光束的瑞利距离。
光斑聚焦后直径C大小计算公式为，
式(III)中，M2是光束质量，f是透镜焦距，D是聚焦前透镜光斑大小。根据式(III)可知，应当增大透镜焦距，减小透镜上光斑大小。一般激光器出射光为发散光，因此可以将透镜前移来减小透镜上光斑大小。
Claims (10)
1.一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，其特征在于，该测定方法使用的测试装置包括激光光源、半波片、偏振片、吸收池、聚焦透镜、平板分束镜、CCD相机、滑动导轨、激光反射镜和电子计算机；激光光源发射的激光首先经过半波片，使得激光的偏振方向发生转动，然后入射到偏振片，使得S偏振激光发生反射，P偏振激光发生透射；反射的激光入射到位于偏振片一侧的吸收池中；透射的激光先经过聚焦透镜进行汇聚，再入射到平板分束镜，平板分束镜将激光分为两条光路，即采样光路和主光路；在主光路中，激光直接入射到待测样品的表面；在采样光路上设置有激光反射镜、CCD相机和滑动导轨，CCD相机固定在滑动导轨中，激光通过激光反射镜反射到CCD相机中进行光斑采集；并且CCD相机与电子计算机相连接，电子计算机用于计算CCD相机采集到的光斑的大小；
所述测定方法包括：
(1)搭建所述测试装置，在主光路中，调节三维位移平台使得样品位于激光焦面的位置；将相纸放置在采样光路中，调节相纸在采样光路中位置，相纸上光斑直径最小的位置为接近激光焦面的位置；
(2)将滑动导轨置于采样光路中，并将CCD相机放置在滑动导轨中，使得CCD相机固定在步骤(1)确定的所述接近激光焦面的位置；调节半波片，将采样光路中的激光衰减到能量密度低于CCD相机的像元饱和阈值；
(3)调节滑动导轨改变CCD相机在采样光路上的位置，使得CCD相机位于激光焦面位置，然后根据CCD相机在激光焦面位置处采集到的光斑的总能量以及光斑的峰值能量计算有效光斑面积S。
2.根据权利要求1所述的一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，其特征在于，步骤(3)中，调节滑动导轨改变CCD相机在采样光路上的位置，使得CCD相机位于激光焦面位置，然后根据CCD相机在激光焦面位置处采集到的光斑的总能量以及光斑的峰值能量计算有效光斑面积S，具体过程为：
3-1，测量CCD相机在步骤(1)获得的接近激光焦面的位置及其前后至少五个位置处的光斑面积，选取最小光斑面积的位置，并且相邻位置之间的距离为小于等于样品的厚度；
3-2，在选取最小光斑面积的位置后，在该位置前后连续移动滑动导轨，通过观察CCD相机中采集到的光斑大小，移动过程中光斑最小的位置即为焦面位置；
3-3，在步骤3-2确定的焦面位置处，CCD相机采集光斑的总能量以及光斑的峰值能量来计算有效光斑面积S。
3.根据权利要求2所述的一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，其特征在于，步骤3-3中，CCD相机采集光斑的总能量和光斑的峰值能量之前，先去除背景噪声，具体过程为：首先将激光光源遮住，通过CCD相机，取影像讯号的平均能量值，即为噪声能量；计算时将总能量减去噪声能量，即去除噪声。
4.根据权利要求3所述的一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，其特征在于，步骤3-3中，根据CCD相机采集到的光斑的总能量以及光斑的峰值能量来计算有效光斑面积S，计算如式(I)所示：
式(I)中，S为有效光斑面积，Q为激光总能量，Eb为噪声能量，直接通过CCD相机采集得到，E为峰值能量，峰值能量为能量最高像素点的能量值，A为CCD相机每个像元的面积。
5.根据权利要求1所述的一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，其特征在于，将CCD相机在焦面位置的前后移动，若移动的距离在样品厚度范围内，光斑直径变化超过5％，则增加聚焦透镜的焦距，或者将聚焦透镜向激光光源的位置移动。
6.根据权利要求1所述的一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，其特征在于，当激光的波长为350nm-2000nm时，聚焦透镜的材质采用K9玻璃；当激光的波长为185nm-350nm时，聚焦透镜的材质选择熔石英。
7.根据权利要求1所述的一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，其特征在于，所述聚焦透镜为长焦距单透镜，焦距大于等于1m；或采用凸透镜和凹透镜组合对激光进行聚焦。
8.根据权利要求1所述的一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，其特征在于，激光光源发出的激光为线偏振光。
9.根据权利要求1所述的一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，其特征在于，偏振片上设置有抗反射涂层。
10.根据权利要求1所述的一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法，其特征在于，滑动导轨的长度大于100mm。
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