[发明专利]一种快速检测光学膜层节瘤缺陷的装置及方法

说明书

本发明公开了一种快速检测光学膜层节瘤缺陷的装置，属于光学膜技术领域，包括样品台、三维电动移动平台、成像采集单元和控制分析单元，所述成像采集单元包括一个光源模块和两个成像模块，所述光源模块包括激光器、扩束系统和半透半反反射镜，所述两个成像模块分别是普通显微成像模块和相位成像模块，所述普通显微成像模块包括依次排列的成像物镜、适配器和普通成像相机，所述相位成像模块包括依次排列的成像物镜、适配器和相位成像相机，本发明可以获得节瘤缺陷的三维信息包括纵向信息，可以判断较小尺寸的节瘤缺陷；特别适合特大型高功率激光系统中常用的大口径光学元件膜层缺陷的检测与成像。

技术领域

本发明涉及光学膜技术领域，尤其涉及一种快速检测光学膜层节瘤缺陷的装置及方法。

背景技术

从民用的普通光学镜头、激光器到军事所用的侦察卫星等，为了实现所需要的光学功能，光学薄膜应用无处不在。特别是随着大能量、高功率激光系统的发展和应用，高损伤阈值的光学薄膜已成为激光系统中必不可少的元件。由于光学薄膜生长过程中存在难以避免的各类微缺陷，光学薄膜是激光系统中最容易被激光破坏的薄弱环节，因此，提高光学薄膜的抗激光损伤能力已成为高能激光领域亟待解决一个热点问题。

研究表明，对于纳秒级脉宽的激光脉冲来说，节瘤缺陷是导致光学薄膜破坏的主要因素，典型的节瘤缺陷的结构如图1所示，图1引用自[Liu X F et al..Characteristics of nodular defect in HfO2/SiO2 multilayer optical coatings[J]. Applied Surface Science, 256 (2010) 3783–3788]。因此，节瘤缺陷的识别及其对薄膜激光损伤影响的研究对薄膜激光损伤性能的提升至关重要。

目前，对于节瘤缺陷的检测方法，包括光学显微技术、原子力显技术、聚焦离子束显微技术、光散射技术、扫描电子显微技术、全内反显微技术、光热技术等。

光学偏振显微镜最常用，可以快速有效判断较大尺寸的节瘤缺陷，其缺点是无法给出节瘤缺陷的纵向信息；光散射技术不仅无法给出纵向信息，也不能准确判断横向尺寸；全内反显微技术只能从光学元件侧面入射，要求光学元件侧面抛光且无法实现全口径范围测试，即对入射光有特殊要求。

聚焦离子束显微技术、扫描电子显微技术具有更高的测试精度和灵敏度，但是这两种设备对光学元件尺寸有要求，并且测试过程中会破坏光学元件表面。光热技术主要用于探测节瘤缺陷对激光的吸收情况，原子力显微技术可以清楚给出节瘤缺陷的高度和几何尺寸，但这两种探测方式测试效率极低。这几种方法均无法应用于百毫米量级以上的大口径光学元件膜层节瘤缺陷的全口径探测。

发明内容

本发明的目的之一就在于提供一种快速检测光学膜层节瘤缺陷的装置，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种快速检测光学膜层节瘤缺陷的装置，包括

用于竖直放置样品的样品台；

与所述样品台连接的用于调整样品位置的三维电动移动平台；

用于图像采集并成像的成像采集单元；及

用于控制所述三维电动移动平台和成像采集单元的控制分析单元；

其中，所述成像采集单元包括一个光源模块和两个成像模块，所述光源模块包括激光器、扩束系统和半透半反反射镜，所述两个成像模块分别是普通显微成像模块和相位成像模块，所述普通显微成像模块包括依次排列的成像物镜、适配器和普通成像相机，所述相位成像模块包括依次排列的成像物镜、适配器和相位成像相机。

作为优选的技术方案：所述激光器为405nm二极管激光器。