熔石英光学元件加工亚表面缺陷检测及抑制技术研究进展

熔石英材料因具有硬度大、热膨胀系数低、透射光谱范围广等良好的机械性能和热学、光学特性,广泛应用于国防、航天等领域中关键光学元件的制造.作为一种典型的硬脆材料,在传统的研磨抛光加工中,不可避免地会引入亚表面层的微裂纹、划痕等结构性缺陷,这些缺陷会严重降低熔石英元件在高功率激光使用环境下的激光损伤阈值,并影响其在高冲击载荷...     

磁光成像使亚表面缺陷探测可视化的研究

根据间歇式脉冲激励电涡流,以及法拉第磁光效应使反射光的偏振面发生偏转的原理,提出了一种磁光／涡流显微成像技术,目标是实现对亚表面细小缺陷的可视化无损检测。介绍了基本原理和新型传感器的设计,并通过实验与传统涡流传感器进行了比较。     

光学元件表面缺陷检测方法研究现状

随着科学技术的发展,人们对光学元件的表面粗糙度和表面面形精度提出了越来越高的要求,光学元件表面缺陷检测技术也受到了广泛重视。通过简述表面缺陷的类型,强调了缺陷给光学系统带来的危害,由此分析和讨论了目前国内外对光学元件疵病的检测方法,并指出各种方法的优缺点,同时对机器视觉技术在疵病检测方面的应用进行了介绍,还探讨了光学元件表面缺陷检测技术未来发展需要注意解决的问题。     

数字全息术用于光学元件表面缺陷形貌测量

利用像面数字全息显微术对光学元件表面缺陷的三维形貌测量进行了理论及实验研究。设计并搭建了相应光路系统记录全息图,采用角谱算法数值重建物光场,通过相位修正消除了系统误差引入的波前畸变,获得了经过待测光学元件表面缺陷调制的物光相位分布,并根据建立的相位分布与表面缺陷面形的关系模型计算得到缺陷三维形貌。实验以多个划痕和麻点等常见表面缺陷作为测量对象,分别获得了它们的三维形貌,以其中一条实际宽度为35μm、深度为270nm的划痕为例,测量得到该划痕的宽度为35.21μm,平均深度为267.6nm,与真实值相比,横向测量误差为0.6%,纵向测量误差为0.9%。实验结果证实该测量方法是有效、可靠的,能够准确测量光学元件表面缺陷的三维形貌,因而有助于判断光学元件损伤程度以及分析缺陷对系统波前的影响,对保障高功率激光装置的安全正常运行有重要意义。     

亚表面缺陷的磁光/涡流成像检测技术研究

目前对精细表面下细小缺陷的无损探测已成为光电检测技术研究领域中的一项难题.根据法拉第电磁感应定律和磁光效应,提出了一种磁光/涡流成像技术,以实现对精细表面下细小缺陷的可视化实时无损检测.文章从基础理论着手,重点对磁光/涡流成像技术的光学系统、脉冲激励、图像采集处理等方面进行了创新和探索.     

光学表面微缺陷的高对比度暗场成像检测方法

提出了一种新型的暗场显微成像方法(环状孔径显微术,Circular-Aperture Microscopy,CAM)用于光学加工表面的缺陷检测。该方法的关键在于,在CAM物镜中心放置一个遮挡片用于消除照明直射光的影响,而缺陷的散射光能够通过物镜的环状透射区域形成高对比度的图像。对划痕和麻点标准比对板、分辨率测试板、微粒悬浊液等样品的成像结果表明,CAM具有原理简单、对比度高、分辨率高、精度高的优势,能够为光学表面加工中的缺陷检测提供一种有效的方法。     

球面光学元件表面疵病检测技术研究

针对现有球面光学元件表面疵病检测技术研究较少的情况,根据疵病对光的散射特性,提出了一种基于机器视觉技术检测球面光学元件表面疵病的方法。实验分析了光照角度、光强大小和球面光学元件曲率半径对疵病散射光成像质量的影响。并对口径为Φ14mm,曲率半径为13mm的球面光学元件表面进行了检测,实验表明,该技术对元件样品上10μm以下的表面疵病可进行有效的检测。     

用于管道内表面自动无损检测的光学技术

基于光学技术的无损检测（NDT）技术,以其高精度尺寸测量功能及易于自动化而倍受重视,在对管道内表面腐蚀、斑点、裂纹等进行快速定位与测量过程中具有无可比拟的优越性。文章系统评述管道内表面基于光学技术的NDT技术的最新进展,分析比较各种光学 优缺点及应用前景。     

球面光学元件表面疵病的自动检测技术研究

针对球面光学元件的特点,以及自动检测的需要,提出了环形扫描的检测方法。设计了扫描方案并搭建了实验平台,分析了扫描速度对图像拼接的影响,以及所选光源数目对成像质量的影响。通过实验证明:对口径为20mm,曲率半径为50mm的透镜选取40mm/s的扫描速度,以及三个LED光源照明,可以达到检测的要求。通过GUI参数界面的编写,可以很好地解决不同曲率半径及口径的检测问题。     

太赫兹近场光学亚表面检测技术研究

研究了太赫兹散射式扫描近场光学显微镜（Terahertz scattering-type scanning near-field optical microscopy,THz s-SNOM）对亚表面金属微纳结构的显微成像检测。首次采用自主搭建的THz s-SNOM系统对表面覆盖了六方氮化硼薄膜的金微米线进行太赫兹近场显微测量,获得了具有纳米量级空间分辨率和较高对比度的近场显微图。结合全波数值模拟,分析了THz s-SNOM探测亚表面金属微纳结构的空间分辨率、近场散射信号强度和成像对比度。研究表明,THz s-SNOM具有优良的亚表面显微成像检测能力,可应用于微纳电子器件的亚表面结构表征和缺陷检测。     

光学元件抛光隐蔽缺陷的检验方法

众所周知,用机械方法抛光玻璃和晶体时,除了表面上有些微观起伏不平外,还在表面层内产生裂纹。裂纹的密度和深度与零件的材料和抛光的方法有关。目前,在光学工业中广泛采用所谓大余量精磨-抛光法,这种方法能保证裂纹深度最小,但是在外观上,通过一般抛光和大余量抛光表面,就是在显微镜下也观察不出它们有什么差别,因为抛光时所形成的玻璃碎屑和磨料颗粒紧密地挤进了各种大小不同的裂纹里,即对这     

测量光学元件表面粗糙度的取样问题

根据统计规律,通过对在ZYGOMaxim·3D5700非接触表面轮廓议上测试的6种光学元件表面大量的rms（root－mean－square）数据分析的基础上,认为,在未引入“大”疵病的前提下,被测表面按口径大小和光滑程度取一定的采样区域数就足以表征整个表面的粗糙程度,无需因采样区域数偏少怀疑结果的代表性而添加许多测试区域数。为了反映光学元件整个表面轮廓起伏程度,作者推荐测试结果以rms±σ表征为宜。     

光学元件表面的数字全息在线检测

针对光学元件表面质量在线检测的特点,设计了基于数字全息的三维再现检测系统.该系统采用离轴光路,避开了被测元件的光轴,在数字全息再现过程中应用倾斜相差补偿技术去除了由于离轴检测引入的倾斜相位畸变.在检测过程中,利用围绕光轴旋转被测元件的方法来改变入射照明光方向矢量和相应的观察方向,实现了多照明矢量合成孔径技术的应用,扩展了系统的检测距离,提高了系统分辨率.同时,多照明角度下检测数据的叠加,还有效地抑制了检测过程中出现的散斑噪声对结果准确度的影响.通过对分辨率板、高精度玻璃反射镜的检测实验,验证了该系统在光学元件表面检测中的作用.当记录距离为40 cm时,其分辨率能够达到10 μm,满足光学元件表面检测的需要.     

半导体抛光晶片缺陷的光学无损检测研究

抛光晶片缺陷检测是半导体材料生产和器件生产中的一个重要环节,晶片质量及器件成品率与缺陷检测的成功与否有着相当重要的关系。本文重点介绍了利用我国古代劳动人民发明的透光镜原理建立的抛光晶片激光无损缺陷检测技术和相应的仪器系统,并对一系列缺陷的测试和实验分析结果进行了相应的讨论。     

基于结构光的钢轨表面缺陷高对比度成像技术

针对钢轨反光率差异导致的缺陷成像对比度差及亮度极不均匀问题,提出一种基于结构光激励和无监督学习的软硬件协同感知方法。首先设计周期线性条纹光源激励,利用结构光从硬件端增强缺陷成像的对比度。为综合高对比度的局部缺陷信息并克服全局亮度失衡,进一步设计无监督深度学习模型融合各子图,生成亮度均匀的高对比度钢轨表面缺陷成像。实验结果表明：该方法硬件系统结构简单,成本低,所设计的多图融合模型效果良好,同时具备应对局部信息缺失的鲁棒性,解决了钢轨表面反射差异导致缺陷成像对比度差的问题。     

强光光学元件加工技术发展

面向强光光学元件的低损伤制造,概述了关联激光损伤性能的损伤前驱体检测表征方法,提出纳米尺度污染与化学结构缺陷等损伤前驱体是低损伤加工过程需要关注的焦点;结合光学元件加工方法的发展进程,探讨了基于化学辅助磁流变抛光和离子束溅射清洗技术的纳米损伤前驱体的抑制方法,以有效减少纳米级污染和化学结构缺陷;提出强光光学元件制造面临的三个挑战,为实现强光光学元件清洁制造提供参考。     

超精密光学元件制造技术

<正>在科学和工程技术领域,超精密光学元件的制造技术正在成为关注的热点,其发展把超精密制造技术推进到传统机械制造不可企及的高度。对超精密光学元件尚无严格的定义,通常沿用机械制造的概念,将达到一定面型精度和表面粗糙度状态的