大口径钕玻璃表面疵病的激光散射检测装置制造方法及图纸

一种大口径钕玻璃表面疵病的激光散射检测装置，包括置放待测光学元件的Ｘ－Ｙ精密步进平台；在所述Ｘ－Ｙ精密步进平台的法线方向和待测光学元件的上方，自下而上同光轴地依次设置第二平面反射镜、散射光收集光阑、散射光收集物镜、光纤组收集器，该光纤组收集器所收集的多路散射光信号经光纤组引入光电探测器阵列转化为多路电信号；一激光器，沿该激光器发出的激光束的方向同光轴地依次设置法拉第隔离器、扩束透镜、准直透镜、聚焦透镜、分光镜和第一平面反射镜，一台计算机，所述的光电探测器阵列收集的散射光信号转化为多路电信号，经过整形滤波后由高速数据采集卡输入该计算机；该计算机通过步进马达驱动Ｘ－Ｙ精密步进平台运动。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学平面，特别是一种大口径钕玻璃表面疵病的 激光散射检测装置。该系统是利用光学平面表面的疵病对入射激光的 散射，利用米氏散射原理在暗场条件下多通道收集疵病各个方向的散 射光，实现疵病的识别、定位、分类以及等级划分。
技术介绍
所谓表面疵病是指光学元件表面异乎寻常的结构，精密光学元件 表面疵病大致分为麻点、擦痕、开口气泡、破点及破边,是光学加工质量的重要指标，疵病的影响主要表现为① 光東质量下降；② 损伤点产生的局部热效应造成光学元件破坏；③ 由于光束在损伤点的衍射造成其它光学元件的损伤等。 对于高功率激光装置，光学元件的疵病的影响尤为严重。 目前对于光学元件损伤的检测，主要是利用非激光光源照明并靠人眼来观测，该方法是在暗场照明的情况下使用光学放大镜，通过人 眼直接观测表面并判断疵病等级，其缺点是费时费力、效率低，且由 于人为主观因素以及人眼疲劳程度等多方面因素的影响，使判断有较 大的不确定性。随着现代光学技术，尤其是高功率激光技术的发展，页对光学元件的加工与检验提出了更为苛刻的要求。仅凭目测的方法已 不能满足要求。大口径精密光学元件表面的疵病需要满足国家标准的II级标准， 疵病的检测不能像检验表面粗糙度那样釆用抽样取平均之类的方式， 而必须查找元件有效孔径内的所有可能的疵病。表面疵病对于入射激光会产生散射，散射信号包含了疵病的类型 和尺寸等非常丰富的信息，通过暗场收集疵病的散射光，并对各个方 位角的散射信号进行分析，可以实现表面疵病的定位，分类，分级。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大口径钕 玻璃表面疵病的激光散射检测装置，实现光学平面表面疵病的定位、 分类和分级。本技术的具体技术解决方案如下一种大口径钕玻璃表面疵病的激光散射检测装置，包括置放待测光学元件的X-Y精密步进平台，釆用两束激光分别从垂直与倾斜两个 方向聚焦照射待测光学元件的平面表面，产生的散射光通过多个光电 探测器在不同方位角收集，转化为电信号后输入计算机，计算机通过 步进电机驱动所述的X-Y精密步进平台带动待测光学元件，进行扫描测量，将测量的散射光信号与计算机数据库中已知的光学平面表面标 准疵病的散射光信号进行比对，以实现光学平面表面疵病的定位、分 类与分级。一种大口径钕玻璃表面疵病的激光散射检测装置，其特征在于包括一供置放待测光学元件的X-Y精密步进平台；在所述X-Y精密步进平台的法线方向和待测光学元件的上方，自 下而上同光轴地依次设置第二平面反射镜、散射光收集光闹、散射光 收集物镜、光纤组收集器，该光纤组收集器位于所述的散射光收集物 镜的后焦面，该光纤组收集器所收集的多路散射光信号经光纤组引入 光电探测器阵列转化为多路电信号，所述的第二平面反射镜与所述的 法线方向呈45。；一激光器，沿该激光器发出的激光東的方向同光轴地依次设置法 拉第隔离器、扩束透镜、准直透镜、聚焦透镜、分光镜和第一平面反 射镜，所述的分光镜的分光面与所述的激光束成45° ，所述的激光 東被所述的分光镜分成反射光束和透射光束，该透射光束经第一平面 反射镜反射后倾斜地聚焦在所述的待测光学元件的平面表面上，该反 射光東经第二平面反射镜反射后垂直地聚焦在所述的待测光学元件 的平面表面上，该两照射光東在所述的待测光学元件的平面表面上共 焦斑；一台计算机，所述的光电探测器阵列收集的散射光信号转化为多 路电信号，经过整形滤波后由高速数据釆集卡输入该计算机(18); 该计算机的控制端接驱动模块，该驱动模块在该计算机的控制下通过 步进马达驱动所述的X-Y精密步进平台运动。在所述的第一平面反射镜反射后反射光東的倾斜地照射所述的 待测光学元件的透射方向和反射方向设有光陷阱，在所述的第二平面反射镜反射后的反射光束垂直地照射所述的待测光学元件的透射方 向亦设有光陷阱。所述的光纤组收集器具有多个分散的散射光收集点，该多个分散 的散射光收集点呈中心对称分布。所述的散射光收集光阑是一具有中心孔的圆环，贴设在所述的散 射光收集物镜上，将散射光收集物镜分成周围宽通道和中间窄通道。所述的X-Y精密步进平台具有一定的Z向可调节能力，以便检测不同厚度的光学元件时，入射激光的焦斑始终位于待测光学元件的平面表面。所述的激光器为激光二极管泵浦的倍频激光器，输出波长为义=532腦功率200mW的稳定激光。同现有的目测法技术相比，本技术具有以下技术特点1、 与现有技术相比，该专利技术由于釆用了激光二极管激光扫描照 明系统、高灵敏度的光电探测器(如光电倍增管阵列)、多通道暗场 散射光收集、反射光与透射光光陷阱吸收等方法与技术，提高了信号 的信噪比，进而提高了系统的分辨率与准确度，排除了人为主观因素 的影响，使得系统能够更为精确稳定的检测、分类、分级表面戒病， 提高了检测效率降低了成本。2、 与现有技术相比，本技术除了可以更为准确识别表面疵 病以外，还可以对表面疵病进行精确定位与记录，对掩病等级进行更 为科学的评价，能够统计光学平面表面更为丰富的疵病信息，并且能 够对于每块检测的光学平面表面疵病信息进行存储，以便后续分析。3、本技术特别实用于大口径精密光学平面疵病信息的检测。附图说明图1是本技术大口径钕玻璃表面疵病的激光散射检测装置 原理示意图。图2是本技术散射光收集机构的光纤组排列结构截面图。图3是本技术散射光收集机构物镜光阑示意图。 图4是本技术系统信号处理框图之一。 图5是本技术系统信号处理框图之二。具体实施方式先请参阅图l，图l是本技术大口径钕玻璃表面疵病的激光 散射检测装置原理示意图。也是本技术最佳实施例的结构示意 图，由图可见，本技术大口径钕玻璃表面疵病的激光散射检测装 置，其组成包括一供置放待测光学元件9的X-Y精密步进平台12;在所述X-Y精密步进平台12的法线方向和待测光学元件9的上 方，自下而上同光轴地依次设置第二平面反射镜8、散射光收集光闹 14、散射光收集物镜15、光纤组收集器16，该光纤组收集器16位于 所述的散射光收集物镜15的后焦面，该光纤组收集器16所收集的多 路散射光信号经光纤组17引入光电探测器阵列19转化为多路电信 号，所述的第二平面反射镜8与所述的法线方向呈45。；激光器1，沿该激光器发出的激光束的方向同光轴地依次设置法 拉第隔离器2、扩東透镜3、准直透镜4、聚焦透镜5、分光镜6和第一平面反射镜7，所述的分光镜6的分光面与所述的激光東成45。， 所述的激光東被所述的分光镜6分成反射光束和透射光東，该透射光 東经第一平面反射镜7反射后倾斜地聚焦在所述的待测光学元件9的 平面表面上，该反射光束经第二平面反射镜8反射后垂直地聚焦在所 述的待测光学元件9的平面表面上，该两照射光束在所述的待测光学 元件9的平面表面上共焦斑；一台计算机17,所述的光电探测器阵列19收集的散射光信号转 化为多路电信号，经过整形滤波后由高速数据釆集卡20输入该计算 机18;该计算机18的控制端接驱动模块ll，该驱动模块ll在该计 算机18的控制下通过步进马达10驱动所述的X-Y精密步进平台12 运动。本实施例中，在所述的第一平面反射镜7反射后反射光東的倾斜 地照射所述的待测光学元件9的透射方向和反射方向设有光陷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大口径钕玻璃表面疵病的激光散射检测装置，其特征在于包括：一供置放待测光学元件（９）的Ｘ－Ｙ精密步进平台（１２）；在所述Ｘ－Ｙ精密步进平台（１２）的法线方向和待测光学元件（９）的上方，自下而上同光轴地依次设置第二平面反射镜（８）、散射光收集光阑（１４）、散射光收集物镜（１５）、光纤组收集器（１６），该光纤组收集器（１６）位于所述的散射光收集物镜（１５）的后焦面，该光纤组收集器（１６）所收集的多路散射光信号经光纤组（１７）引入光电探测器阵列（１９）转化为多路电信号，所述的第二平面反射镜（８）与所述的法线方向呈４５°；一激光器（１），沿该激光器（１）发出的激光束的方向同光轴地依次设置法拉第隔离器（２）、扩束透镜（３）、准直透镜（４）、聚焦透镜（５）、分光镜（６）和第一平面反射镜（７），所述的分光镜（６）的分光面与所述的激光束成４５°，所述的激光束被所述的分光镜（６）分成反射光束和透射光束，该透射光束经第一平面反射镜（７）反射后倾斜地聚焦在所述的待测光学元件（９）的平面表面上，该反射光束经第二平面反射镜（８）反射后垂直地聚焦在所述的待测光学元件（９）的平面表面上，该两照射光束在所述的待测光学元件（９）的平面表面上共焦斑；一台计算机（１７），所述的光电探测器阵列（１９）收集的散射光信号转化为多路电信号，经过整形滤波后由高速数据采集卡（２０）输入该计算机（１８）；该计算机（１８）的控制端接驱动模块（１１），该驱动模块（１１）在该计算机（１８）的控制下通过步进马达（１０）驱动所述的Ｘ－Ｙ精密步进平台（１２）运动。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程兆谷，覃兆宇，张志平，黄惠杰，钱红斌，朱健强，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]