[发明专利]终端光学元件损伤在线检测中孪生像尺寸的定量检测方法

说明书

技术领域

本发明属于光学元件检测技术领域，具体涉及终端光学元件损伤在线检测中孪生像尺寸的定量检测方法。

背景技术

大型固体激光装置规模宏大，光学元件数量众多，输出能量和功率高，是惯性约束聚变研究的主力装置。在高功率条件下，光学元件损伤成为了人们必须解决的棘手问题。惯性约束聚变大型固体激光装置的终端光学组件集成了大口径的晶体光学元件，在高能量激光的辐照下极易产生损伤，为了确保及时发现与跟踪损伤的增长过程，终端光学元件损伤在线检测系统(Final Optics Damage online-Inspection,FODI)在每次打靶实验后，对终端光学元件采集图像，使用数据处理模块对图像中的损伤进行识别与分类，标记出所有可能的损伤。然而，由于终端光路中存在晶体光学元件，加上双折射效应，导致被检元件上单个损伤点形成了两个像，即孪生像。每一对孪生像都是由损伤点的o光像与e光像组成，只是由于光学元件表面不同位置的损伤点形成的孪生像中的o光像与e光像能量分布不同，导致部分孪生像“退化”为孤立点，因此实际采集到的图像中，孤立点与孪生像是同时存在的，孪生像的存在不可避免地对损伤点尺寸的测量造成干扰。

发明内容

本发明为了解决FODI成像系统在线检测图像中的孤立点和孪生像同时存在的情况下光学元件损伤尺寸的定量检测问题，进而提供了一种准确测量光学元件损伤点尺寸的方法即终端光学元件损伤在线检测中孪生像尺寸的定量检测方法。

终端光学元件损伤在线检测中孪生像尺寸的定量检测方法具体包括：

步骤一、在终端光学元件在线检测系统FODI上通过晶体双折射效应得到光学元件上M×N个(M和N达到损伤点作为收集样本的数量)损伤点在成像系统中的o光像与e光像的坐标位置，分析并找出M×N对孪生像坐标所满足的位置关系与能量关系；

步骤二、根据o光像与e光像的坐标位置关系，把e光像作为重影像，e光像的灰度积分值合并到o光像上，保留合并能量后的o光像作为损伤点的唯一像，剔除e光像；

步骤三、对终端光学元件在线检测系统FODI在线检测的损伤点进行辐射定标，找出孤立点与剔除重影后的孪生像作为样本点，得到它们的灰度积分值，把终端光学元件在线检测系统FODI在线成像对应的光学元件放在离线测量平台下测出样本点对应的实际物理尺寸，利用样本点的灰度积分与物理尺寸对应关系拟合出定标曲线与定标方程；

步骤四、利用定标曲线和定标方程即可对FODI成像系统在线检测图像中未测的孤立点和孪生像进行尺寸的定量检测。

发明效果

本发明通过晶体双折射所致孪生像的能量关系，提出一种准确测量损伤点尺寸的方法。利用晶体双折射效应计算出孪生像的位置与能量关系；根据孪生像的性质把e光像的能量合并到o光像上，利用合并像能量对应的灰度积分来计算损伤点的物理尺寸，利用定标关系曲线和定标方程对FODI成像系统在线检测图像中未测孤立点和孪生像进行尺寸的定量检测，本发明能够对孪生像对应损伤点尺寸进行精确的定量检测。

附图说明

图1是本发明的晶体双折射产生的孪生像示意图，其中：Ⅰ是被检光学元件，Ⅱ是晶体，Ⅲ是透镜，Ⅳ是CCD传感器感光面上，光波矢量k₁满足条件：k₁入射到晶体入光面点A处，在晶体内的o光线穿出晶体后，出射的o光线经过成像系统的等效透镜光心P，照射到CCD传感器感光面上Q₁点，与其他方向汇聚来的o光线形成o光像Q₁；光波矢量k₂满足条件：k₂入射到晶体入光面点A处，在晶体内的e光线穿出晶体后，出射的e光线经过成像系统的等效透镜光心P，照射到CCD传感器感光面上Q₂点，与其他方向汇聚来的e光线形成e光像Q₂；

图2是本发明CCD传感器感光面上光电特性曲线图；