[实用新型]一种光学元件亚表面缺陷快速检测装置

说明书

本实用新型公开了一种光学元件亚表面缺陷快速检测装置，包括用于放置待测光学元件的样品台，用于对光学元件进行扫描的成像模块，用于控制样品台、监测成像模块并采集成像模块图像的控制系统，以及对采集图像进行拼接的图像处理系统；所述的成像模块包括散射成像模块、荧光成像模块以及共聚焦荧光成像模块。利用本实用新型，不仅可以得到光学元件全口径的散射图像、荧光图像以及光致发光亚表面缺陷图像；也可以获得缺陷的分布、位置、强度、大小、密度等信息；同时可对关键缺陷区域通过共聚焦模式进行定位及高分辨精检，获得关键缺陷的深度信息，从而为光学元件亚表面缺陷分布提供全面的三维分布特征信息。

技术领域

本实用新型属于光学精密测量技术领域，尤其是涉及一种光学元件亚表面缺陷快速检测装置。

背景技术

光学元件紫外激光损伤是限制激光系统输出能力的重要原因。受限的核心问题之一在于光学元件各类“缺陷”的控制不到位，包括材料制备、成形加工、表面处理、装校上架及运行维护等主要环节。因此，需要提供针对上述过程中关键缺陷控制的量化检测手段。不仅可支撑光学元件工艺优化研究与质量评判，明确材料加工“缺陷”有效控制的技术/工艺措施；也可以确保元件“缺陷”全程有效受控。

以熔石英为代表的光学元件的批量加工环节中，主要存在表面/亚表面划痕、麻点为代表的破碎性缺陷和抛光液沉积层、加工碎屑为代表的污染性缺陷。目前主要采用明、暗场检测手段进行过程控制，但明、暗场检测手段只能检测熔石英元件表面的缺陷。

目前有关光学元件亚表面缺陷的测试方法有很多，常用的检测技术有角度抛光法、逐层抛光刻蚀法、击坑显微法、磁流变抛光法、恒定化学刻蚀速率法等有损检测方法。这些方法都是通过物理或化学的方法将不同深度的缺陷暴露在外面，结合光学显微镜、扫描电镜、原子力显微镜等技术获取缺陷信息，这些方法测试的亚表面缺陷精度高，不受表面缺陷影响，在加工行业普遍采用，但是具有效率很低、有破坏性、信息也不全面等缺点。

无损检测技术主要包括荧光显微成像技术、全内反射检测技术、光学相干层析技术、激光散射技术等。激光散射技术测试的信息基本为光学元件表面缺陷，很难测到亚表面缺陷信息；全内反射和光学相干层析技术精度太低，难以满足光学元件亚表面缺陷微观尺寸的要求；荧光显微成像技术可以同时获得光学元件表面缺陷和亚表面缺陷，但是难以区分缺陷位于表面还是亚表面，由于只有亚表面缺陷才更容易引发损伤，因此这不利于光学元件损伤性能的预判。

而实际上熔石英等光学元件不仅有表面缺陷，还有亚表面缺陷，且亚表面缺陷与熔石英损伤具有强相关性。

到目前为止尚未建立有效的检测手段甄别精抛光熔石英的亚表面缺陷。因此，设计出一种能精确检测熔石英亚表面缺陷的装置及方法是很有必要的。

实用新型内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种光学元件亚表面缺陷快速检测装置，可对熔石英等各光学元件表面光致发光缺陷进行快速无损检测。

一种光学元件亚表面缺陷快速检测装置，包括用于放置待测光学元件的样品台，用于对光学元件进行扫描的成像模块，用于控制样品台、监测成像模块并采集成像模块图像的控制系统，以及对采集图像进行拼接的图像处理系统；

所述的成像模块包括散射成像模块、荧光成像模块以及共聚焦荧光成像模块，其中，荧光成像模块和散射成像模块的光路共用激光光源，所述激光光源发射的激光通过第一光束整形器照射到待测光学元件上，光学元件表面的散射光和荧光同时由散射/荧光成像物镜收集，散射光通过第一分光镜反射进入散射成像模块的探测器中；荧光透射第一分光镜进入荧光成像模块的探测器中；

共聚焦荧光成像模块的光路使用共聚焦激光器和共聚焦探测器，共聚焦激光器发射的激光通过第二光速整形器后顺次透射过第二分光镜、第一分光镜和共聚焦成像物镜后照射到光学元件，光学元件表面缺陷激发的荧光顺次透射过共聚焦成像物镜和第一分光镜后，通过第二分光镜的反射进入共聚焦探测器。