[實用新型]一種基于反射型數字全息術的光學元件表面疵病檢測裝置

有效

• 申請號: 201520651774.0
• 申請日: 2015-08-26
• 公開（公告）號: CN204855407U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 姜宏振;巴榮聲;張霖;劉旭;劉勇;楊一;鄭芳蘭;李東;任寰;陳波;楊曉瑜
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95;G01N21/01
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 楊保剛

技術領域

本實用新型涉及光學檢測領域，特別是一種基于反射型數字全息術的光學元件表面疵病檢測裝置。

背景技術

光學元件表面疵病是由于元件表面在拋光過程中磨制不均勻所產生的，其表現為元件表面上存在一系列劃痕或麻點，其會影響光學成像系統的成像質量并危害高功率激光系統的安全正常運行。光學元件表面疵病的檢測結果是判斷光學元件合格與否的重要指標之一。目前，在工程檢測任務中，主要采用基于暗場散射成像法研制的設備儀器對于光學元件表面疵病進行定量檢測，相關設備儀器可以對表面疵病的橫向尺寸(劃痕的寬度、長度，以及麻點的直徑)進行定量測量，然而其不能獲得表面疵病的縱向深度，截面形狀等形貌信息，實現對于光學元件表面疵病的三維形貌檢測，這不利于更加深入地了解和分析表面疵病對光學裝置性能的影響。因此，在光學元件表面疵病的定量檢測中，表面疵病三維形貌的精確測量具有重要意義。

依據現有的檢測技術，可以利用白光干涉(WFL)光學輪廓儀或原子力顯微鏡(AFM)對光學元件表面疵病的形貌結構進行檢測，但是這兩種方法均存在測量速度緩慢，測量視場較小的缺點，無法適用于對元件表面疵病的實時快速、全場定量化檢測。表面輪廓儀具有較高的檢測精度，可以獲得200nm量級的橫向分辨率及nm量級的軸向分辨率，但測量視場較小，通常為毫米量級，且測量速度比較緩慢，其需要在測量過程中使用壓電陶瓷(PZT)進行多步機械移相記錄多幀圖像；原子力顯微鏡的分辨率可以達到nm量級，但其測量視場一般只能在微米量級，且在測量過程中需要對元件表面進行逐點掃描，這一方面使得測量速度非常緩慢，另一方面探針有可能在測量過程中觸碰元件表面而造成元件損傷。現有技術利用分光棱鏡將光分為反射平行光和透射平行光，形成光程不同的兩條光路，最終照射到待測樣品的反射平行光經過待測樣品反射后和直接照射到CCD相機上的透射平行光形成干涉圖案，但部分相位畸變的高頻信息將會在傳播過程中損失，從而不能夠被干涉記錄，會直接影響樣品形貌重建結果的橫向分辨率。

實用新型內容

本實用新型克服了現有技術的不足，提供一種基于反射型數字全息術的光學元件表面疵病檢測裝置，通過在檢測光路中設置顯微物鏡，利用顯微物鏡對由于表面疵病起伏引起的波前相位畸變中的高頻信息進行收集，將尺寸微小的光學元件表面疵病放大成像在CCD相機的靶面上，有效解決了部分相位畸變的高頻信息在傳播過程中損失的問題，提高對于測試樣品表面疵病的檢測精度。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案概述如下：

一種基于反射型數字全息術的光學元件表面疵病檢測裝置，它包括激光器、CCD相機及計算機，它還包括光學系統；所述激光器設置在光學系統的光入射端，所述CCD相機(13)設置在光學系統的光射出端,所述CCD相機與計算機電連接；所述光學系統內部按光路依次設置有第一顯微物鏡、針孔、第一透鏡、第一分光棱鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、第二透鏡、第二分光棱鏡及第二顯微物鏡；所述第一分光棱鏡與第二分光棱鏡之間設置有可調衰減器；

細激光束由激光器發出，穿過第一顯微物鏡和針孔變為球面光束，球面光束穿過第一透鏡變為平行光束后經過第一分光棱鏡分為反射平行光和透射平行光；所述反射平行光經過第一反射鏡、第二反射鏡反射后照射到第二透鏡，反射平行光再依次經第二透鏡、第二分光棱鏡和第二顯微物鏡透射后照射到測試樣品上，反射平行光經測試樣品反射后穿過第二顯微物鏡到達第二分光棱鏡,并經第二分光棱鏡反射到達CCD相機；所述透射平行光依次穿過可調衰減器和第二分光棱鏡后到達CCD相機。

作為本實用新型的優選方案，所述的針孔位于第一顯微物鏡的焦點上。

作為本實用新型的優選方案，所述的第一透鏡的焦點位于針孔上。

作為本實用新型的優選方案，所述的第二透鏡的焦點位于第二顯微物鏡的焦點上。

作為本實用新型的優選方案，經過第一分光棱鏡反射后的光束與經過第二反射鏡反射后的光束平行。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是：