[发明专利]一种大口径光学元件激光预处理和吸收型缺陷成像检测的联合装置

权利要求书

1.一种大口径光学元件激光预处理和吸收型缺陷成像检测方法，由以下部分组成：高能量重复率脉冲激光(1)、能量调节装置(2)、光开关(3)、光束整形及准直扩束系统(4)、聚焦透镜(5)、楔形分光镜(6)、光束诊断单元(7)、脉冲能量监测单元(8)、大口径光学元件(9)、二维扫描样品台(10)、低能量重复率脉冲探测激光(11)、探测光束准直扩束系统(12)、成像光学系统(13)、窄带滤光片(14)、成像CCD(15)和控制计算机(16)组成；高能量重复率脉冲激光输出的激光脉冲经能量调节和光束整形聚焦后照射到大口径光学元件上进行激光预处理；同时由于大口径光学元件表面及亚表面的吸收型缺陷吸收照射激光束能量产生温升以及热扩散在样品内形成瞬态温度分布以及折射率分布，经过一定的时间延迟后，另一束低能量探测激光脉冲经过准直扩束形成探测光斑照射到大口径光学元件被高能量激光脉冲照射的相同区域，其透射或者反射的衍射光场分布经成像光学系统和窄带滤光片后被成像CCD记录，通过控制高能量照射激光脉冲和低能量探测激光脉冲之间的延迟时间并分析CCD记录的衍射光场图像特征确定大口径光学元件被照射区域是否存在吸收型缺陷以及相应特征。

2.根据权利要求1所述的一种大口径光学元件激光预处理和吸收型缺陷成像检测方法，其特征在于：高能量重复率脉冲激光(1)的脉冲能量由脉冲能量监测单元(8)测量，照射到大口径光学元件(9)的光斑尺寸由光束诊断单元(7)测量，照射到大口径光学元件(9)的能量密度根据被照射光学元件激光预处理所需的能量密度通过能量调节装置(2)设定，采用多脉冲激光预处理方式，单一位置激光预处理脉冲数由所需预处理效果和吸收型缺陷成像检测所需的CCD(15)信号信噪比确定，并考虑激光预处理效率。

3.根据权利要求1所述的一种大口径光学元件激光预处理和吸收型缺陷成像检测方法，其特征在于：高能量重复率脉冲激光(1)的重复率、低能量重复率脉冲探测激光(11)的重复率、以及成像CCD(15)的帧频完全相同；或者，低能量重复率脉冲探测激光(11)的重复率与成像CCD(15)的帧频完全相同，并为高能量重复率脉冲激光(1)的重复率的两倍；高能量重复率脉冲激光(1)和低能量重复率脉冲探测激光(11)之间的延时t由控制计算机(16)中的延时控制单元控制，低能量重复率脉冲探测激光(11)和成像CCD(15)之间严格同步，成像CCD(15)由控制计算机(16)中的延时控制单元送出的触发信号触发；吸收型缺陷导致的低能量探测激光脉冲衍射光场分布变化在高能量重复率脉冲激光的重复率和低能量探测脉冲激光的重复率相同时由被测衍射光场与无高能量重复率脉冲激光照射时的光场分布差值确定，在低能量探测脉冲激光的重复率为高能量重复率脉冲激光的重复率的两倍时由两相邻探测激光脉冲之间的光场分布差值确定，最终分析的CCD图像为多次测量取平均的图像。

4.根据权利要求1所述的一种大口径光学元件激光预处理和吸收型缺陷成像检测方法，其特征在于：从大口径光学元件(9)表面透射或反射的探测激光脉冲衍射光场分布采用近场探测，探测平面与被测大口径光学元件表面的最优距离为4πDt/λ，其中λ为探测脉冲激光波长，D为被测大口径光学元件的热扩散率，t为高能量激光脉冲与低能量探测激光脉冲之间的延迟时间，可通过理论计算或实验确定；成像光学系统(13)将探测平面衍射光场分布成像到成像CCD(15)探测面实现近场探测，成像CCD(15)对探测激光脉冲波长敏感，且衍射光场分布被成像CCD(15)完全探测。

5.根据权利要求1所述的一种大口径光学元件激光预处理和吸收型缺陷成像检测方法，其特征在于：放置于成像CCD(15)前的窄带滤光片完全滤除高能量重复率脉冲激光、仅通过探测脉冲激光。

6.根据权利要求1所述的一种大口径光学元件激光预处理和吸收型缺陷成像检测方法，其特征在于：通过将大口径光学元件放置于二维扫描样品台并通过控制计算机控制二维扫描样品台对大口径光学元件进行全口径二维扫描，实现大口径光学元件的激光预处理，并获得大口径光学元件吸收型缺陷的全口径分布及特征。