[发明专利]光学元件位相型缺陷测量装置及检测方法

说明书

一种光学元件位相型缺陷测量装置及检测方法。该装置包括：光源，沿光源的光束传播方向依次放置样品台、显微放大系统、分光系统和探测系统。本发明具有装置简单、成本低、操作方便等优点，可测量光学元件位相型缺陷。

技术领域

本发明涉及光学元件，特别是一种光学元件位相型缺陷测量装置及检测方法。

背景技术

在光学元件中位相型缺陷是常见的缺陷之一，其振幅透过率均匀，仅对光束相位进行调制，会导致光束会聚，在大功率激光作用下光学元件易损伤，影响激光系统的输出能力及性能的进一步提升。因此开展光学元件位相型缺陷的检测技术研究，准确评价光学元件是否存在位相型缺陷，指导相关制造加工工艺的改进，提升光学元件抗激光损伤性能是很必要的。

基于双点干涉法的位相型缺陷检测技术(参见在先技术1，戚子文、刘炳国、张仲海等，双点干涉法位相型缺陷检测中的解相算法比较，中国光学，9(4)，2016)主要采用两个单模光纤分别提供参考光和测试光。不放置光学元件时，两光束发生双缝干涉，形成等间距条纹；当放置待测光学元件时，参考光通过不含位相型缺陷的部分，测试光通过存在位相型缺陷的部分，根据干涉条纹的变化获得缺陷引入的相位分布。该方法主要基于传统干涉测量原理，难以实现较小尺度位相型缺陷的高分辨测量，抗干扰能力差。

基于优化改进横向剪切干涉和数字全息的缺陷检测技术(参见在先技术2，[Kwang-Beom Seo and Seung-Ho Shin,Optical modified lateral shearinginterferometer for submicro-defects measurement of transparent objects,56(27),2017)主要采用平行平板和显微成像系统，由于前后表面反射光束都携带缺陷信息，通过优化系统参数控制平行平板前后表面反射光的局部重叠区域大小，使局部重叠区域内一束反射光作为参考光，另外一束反射光作为测试光，实现亚微米级深度的缺陷检测。该方法的纵向测量范围较低，难以测量较深的缺陷，并且反射式光路的调节难度较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提出一种光学元件位相型缺陷测量装置及检测方法，根据测量得到的差分相位信息，计算得到光学元件中位相型缺陷的尺寸信息及导致的相位误差。

本发明的技术解决方案如下，

一种光学元件位相型缺陷测量装置，其特点在于包括激光光源，沿该激光光源光束的传播方向依次是样品台、显微放大系统、分光系统和探测系统；

所述的激光光源提供准平行光；

所述的样品台供待测光学元件置放及其位置及角度调节，使所述的待测光学元件处于所述的显微放大系统的物方视场上；

所述的显微放大系统用于放大待测光学元件的测试区域；

所述的分光系统包括光栅，所述的光栅置于光栅位移控制台上并处于所述的显微放大系统和探测器之间；

所述的探测系统包括探测器，所述的探测器置于探测器位移控制台上并处于所述的分光系统后方。

所述的显微放大系统是由放大倍率不同的物镜和目镜组成，圆形光源照明时，其物方分辨率R_o由激光光源的波长λ和物镜的数值孔径NA按下式确定，

R_o＝0.61λ/NA。

所述的光栅的周期为T，光栅与探测器之间的距离为z，横向平移量S由下列公式确定：

S＝λz/T。

所述的光栅是振幅光栅、相位光栅、振幅光栅与相位光栅的组合结构，或其他光栅。

所述的探测器是照相机、CCD、CMOS图像传感器、PEEM、或二维光电探测器阵列。