[发明专利]透明样品的亚表面缺陷检测方法

说明书

一种透明样品的亚表面缺陷检测方法及装置，方法包括：利用激光共聚焦方法确定所述透明样品亚表面缺陷大致位置；对所述亚表面缺陷的散射光形成的像进行过焦扫描，以得到散射光光场的纵向分布信息；根据所述纵向分布信息及所述大致位置确定所述亚表面缺陷的实际位置、尺寸及形态。该方法及装置利用激光共聚焦法获取最佳焦面信息的同时，获取纵向分布的离焦信息，保留了离焦数据，最大程度的提取亚表面缺陷特征，进一步提高缺陷检测精度和灵敏度。

技术领域

本公开涉及光学家检测领域，尤其涉及一种透明样品的亚表面缺陷检测方法。

背景技术

高功率激光传输光学元件是高能激光系统和空间光学系统等重要国防、军事及航天领域极为重要的部件。亚表面缺陷是制约此类光学元件性能的关键因素之一。因此对其进行检测和表征是实现高功率传输光学元件制造的关键。目前，光学元件亚表面缺陷检测技术常采用磁流变抛光斑点法、角度抛光法、截面显微法等。这些方法需要对光学玻璃进行破坏，如首先切割出一个截面，然后对截面进行检测，得到亚表面缺陷信息。这种非原位检测方法，既对元件带来了损伤，又不能得到缺陷的原位或定位信息。显然光学玻璃元件制造急需无损检测手段来满足原位检测需求。因此，非破坏性的无损检测越来越成为亚表面缺陷检测的必然发展趋势。

申请人在实现本公开构思的过程中发现现有技术至少存在以下缺陷：现有的方法只能获得确定层的焦面信息，即一个物面得到一幅图像。在纵向(“Z”)方向只得到了一个点，而将寻找最佳焦面过程中获得的离焦数据丢弃，这些离焦数据同样包含了物面的特征信息，离焦信息的丢失造成亚表面缺陷特征提取的部分信息丢失，影响了缺陷检测灵敏度和定位精度。

发明内容

鉴于此，本公开提出一种透明样品的亚表面缺陷检测方法，包括：利用激光共聚焦方法确定透明样品亚表面缺陷大致位置；对亚表面缺陷的散射光形成的像进行过焦扫描，以得到散射光光场的纵向分布信息；根据纵向分布信息及大致位置确定亚表面缺陷的实际位置、尺寸及形态。

根据本公开的实施例，利用激光共聚焦方法确定透明样品亚表面缺陷大致位置包括：确定透明样品的最佳物面；对最佳物面形成的散射光进行光电探测，获得最佳物面的成像信息；根据成像信息确定透明样品亚表面缺陷的大致位置。

根据本公开的实施例，其中，对亚表面缺陷的散射光形成的像进行过焦扫描，以得到散射光光场的纵向分布信息包括：在预定范围内对像进行过焦扫描，获得光场沿纵向分布的多维数据图像；根据多维数据图像构建光场分布数据立方体；根据光场分布数据立方体提取亚表面缺陷扰动散射纵向分布模式。

根据本公开的实施例，其中，采用电荷耦合器件捕获多维数据图像。

本公开另一方面提供一种透明样品的亚表面缺陷检测装置，包括：激光共聚焦模块，用于利用激光共聚焦方法确定透明样品亚表面缺陷大致位置；过焦扫描模块，用于对亚表面缺陷的散射光形成的像进行过焦扫描，以得到散射光光场的纵向分布信息；处理模块，用于根据纵向分布信息及大致位置确定亚表面缺陷的实际位置、尺寸及形态。

根据本公开的实施例，其中，激光共聚焦模块包括：光源1，用于发射激光；第一分光镜2，用于改变激光的传播方向并使得激光能够透射透明样品；第一聚焦镜3，用于将激光聚焦到焦平面后入射至透明样品，以确定透明样品的最佳物面；第二聚焦镜4，用于对最佳物面形成的散射光进行聚焦；小孔光阑5，用于对聚焦后的散射光形成的光斑进行调节，以便于探测；光电探测器6，用于对散射光进行探测，以得到透明样品亚表面缺陷大致位置。

根据本公开的实施例，其中，过焦扫描模块包括：第二分光镜7，用于改变部分散射光的传播方向；第三聚焦镜8，用于对部分散射光，以形成亚表面缺陷的像；过焦扫描单元9，用于在预定范围内对像进行过焦扫描，以获取散射光光场的纵向分布信息。