[发明专利]杂散光测量装置及方法

说明书

本申请涉及一种杂散光测量装置及方法，利用激光器输出激光。输出后的激光经分光镜和准直透镜进入声光移频单元进行移频。移频后的移频光经收集透镜聚焦到待测物表面上。之后，利用收集透镜收集待测物表面的杂散光。被收集的杂散光经声光移频单元、准直透镜和分光镜，回到激光器的激光腔内，与腔内激光发生自混合干涉。混合干涉后的干涉光经分光镜进入信号解调处理器内，以检测待测物表面的杂散光水平。激光回馈特有的增益系数可以将微弱的信号进行放大，通常可以到10⁶，发生自混合干涉以后，激光器再次出射的激光即包含了待测物表面杂散光水平的信息，将其送入信号处理单元中即可得到待测物表面的杂散光水平。

技术领域

本申请涉及超光滑表面光学元件检测领域，特别是涉及一种杂散光测量装置及方法。

背景技术

超光滑表面光学元件指表面粗糙度小于1nmRMS(粗糙度均方根)的元件，随着现代工业不断发展，此类元件由于其良好的光滑度被广泛应用在激光陀螺、核聚变、超精密加工制造等领域中。

超光滑表面光学元件可通过磁流变等技术制作，但是，除了加工制造技术外，检测技术同样是制约该领域发展的关键因素。对于元件表面极微弱的杂散光信号有效检测可以判定元件是否符合使用要求，传统检测方法主要基于显微成像系统或者外差干涉。显微成像系统包括原子力显微镜等高精度显微镜，成本非常昂贵，结构复杂需要专业人员进行操作，而且此类系统多关注于表面形貌，检测效率低，同时易损伤元件表面，工作距离一般很短；而传统外差干涉无法有效探测到弱于入射光功率10^-10量级的杂散光，且同样是关注于表面的形貌，测试周期长，不满足实际工业生产需求。

发明内容

基于此，本申请针对上述技术问题，提供一种杂散光测量装置及方法。本装置及方法同样适合超微弱光信号的检测。

本申请提供一种杂散光测量装置，包括：

激光器，用于输出激光；

分光镜，设置在所述激光器的激光光路；

准直透镜，设置在所述分光镜的透射光方向上；

声光移频单元，用于对经所述准直透镜的准直光进行移频；

收集透镜，设置于所述声光移频单元与待测物之间，用于聚焦经所述声光移频单元的移频光，还用于收集所述待测物表面的杂散光；以及

信号解调处理器，设置在所述分光镜的反射光方向上，被收集的所述杂散光经所述声光移频单元、所述准直透镜和所述分光镜，回到所述激光器的激光腔内，与腔内激光发生自混合干涉，混合干涉后的干涉光经所述分光镜进入所述信号解调处理器内，以检测所述待测物表面的杂散光水平。

在其中一个实施例中，所述收集透镜与所述待测物之间的距离为设定距离，以使所述收集透镜的焦点聚焦到所述待测物表面。

在其中一个实施例中，所述待测物与水平面之间的角度为设定角度，以使所述待测物表面的反射光不经过所述收集透镜。

在其中一个实施例中，所述声光移频单元包括第一声光移频器和第二声光移频器，用于将经准直透镜的准直光差分移频。

在其中一个实施例中，所述信号解调处理器包括：

光电探测器，设置在所述分光镜的反射光方向上，探测带有测物表面杂散光水平的信息的光信号，并将其转换为电信号；以及

信号处理单元，与所述光电探测器电连接，用于对所述电信号进行解调，以检测所述待测物表面的杂散光水平。

在其中一个实施例中，所述激光器为固体激光器、半导体激光器或者光纤激光器。

基于相同的发明构思，本申请提供一种杂散光测量方法，包括：

利用激光器输出激光；