[发明专利]大口径熔石英光学元件表面微缺陷多工位集成修复方法

权利要求书

1.一种大口径熔石英光学元件表面微缺陷多工位集成修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将机床检测系统自动初始化，找到机床零点，以机床检测系统的二维运动平台为X,Y轴、显微检测系统和CO₂红外激光系统为Z₁轴、紫外激光预处理系统为Z₂轴，建立机床检测系统的坐标系，即绝对坐标系；

步骤二、将熔石英光学元件安装在二维运动平台上；

步骤三、采用显微检测系统建立工位Ⅰ紫外激光处理系统、工位Ⅱ显微检测系统和工位ⅢCO₂红外激光系统的相对坐标系；采用显微检测系统建立熔石英光学元件的工件坐标系；

步骤四、将光学元件移动到工位Ⅰ紫外激光处理系统的零点处，采用紫外激光系统对熔石英光学元件进行逐行往复式紫外激光预处理；

步骤五、将光学元件移动到工位Ⅱ显微检测系统的零点处，利用显微检测系统的暗场线阵CCD显微系统对熔石英光学元件表面微缺陷进行全口径暗场扫描检测，照明光源以一定的角度入射，获取光学元件表面微缺陷点的暗场图像，同时对图像进行处理，获得微缺陷的大小、位置以及形状信息；

步骤六、在工位Ⅱ显微检测系统处，将暗场线阵CCD显微系统检测到的微缺陷移动到明场面阵CCD显微系统视野中心，在线监测光学元件表面微缺陷的大小及形状信息特征，为设置CO₂激光修复微缺陷参数提供参考；

步骤七、在工位Ⅱ显微检测系统处选定所需要修复的光学元件表面微缺陷点，将微缺陷点在工位Ⅱ的坐标位置变换到工位Ⅲ坐标系下的坐标位置，并将微缺陷点移动到工位Ⅲ处，采用CO₂红外激光系统对光学元件表面进行局部单点融熔修复，并用明场面阵CCD显微系统在线观测CO₂红外激光修复微缺陷点后的效果；

所述显微检测系统包括明场面阵CCD显微系统、暗场线阵CCD显微系统、光谱共焦测距系统和光源；

所述紫外激光系统包括固体激光器、能量卡计、分光劈板、聚焦透镜和准直激光；

所述CO₂红外激光系统包括CO₂红外激光器、合束镜、聚焦透镜和准直光；

所述步骤三中，坐标系的建立过程为：移动安装熔石英光学元件的二维运动平台，将光学元件移动到明场面阵CCD显微系统视野中；移动二维运动平台，分别将光学元件上、下、左、右四个边界移动到明场面阵CCD显微系统视野中心，并记录各边在绝对坐标系下对应的坐标值；通过记录的四个边界坐标值计算光学元件几何中心的位置坐标，以此中心位置为原点建立工件坐标系和相对坐标系；

所述步骤三和步骤四之间还包括以下步骤：利用光谱共焦测距系统进行覆盖全口径的9点测量法，即在光学元件出光面选取覆盖全口径的9个阵列坐标点，利用光谱共焦测距系统分别测量9点的距离值，采用最小二乘法建立光学元件的出光面方程，用此方程分别计算Z₁轴和Z₂轴运动时的随动误差方程；

所述步骤七中，CO₂激光修复分为两个过程，首先是在低激光功率，即作用温度低于熔石英软化点下长时间预热，接着是在高激光功率，即作用温度高于熔石英软化点，低于熔石英气化点下融熔微缺陷点进行融熔修复。

2.如权利要求1所述的大口径熔石英光学元件表面微缺陷多工位集成修复方法，其特征在于，所述明场面阵CCD显微系统由面阵CCD相机、可变焦光学显微镜头和同轴光源组成，面阵相机分辨率为2456×2058，像元大小为3.45μm×3.45μm，可变焦光学显微镜头的变焦范围是0.87x～10.5x，其工作距离为105mm。

3.如权利要求1所述的大口径熔石英光学元件表面微缺陷多工位集成修复方法，其特征在于，所述暗场线阵CCD显微系统由线阵CCD相机、不可变焦光学显微镜头、高亮型线阵光源组成，线阵相机分辨率为8192×2，像素尺寸为7.04μm×7.04μm，镜头放大倍率需实际测量，其工作距离为95mm，光源采用高亮型线阵光源，其入射角度为45°，工作距离为110mm。