[发明专利]超光滑光学元件表面缺陷类型的检测系统及其测量方法

说明书

本发明涉及一种超光滑光学元件表面缺陷类型的检测系统及其测量方法。通过研究表面上方微粒、亚表面缺陷和表面粗糙度的BRDFpp在给定入射角、散射角下随着散射方位角变化的仿真结果，本发明提供一种光学元件表面缺陷类型检测系统及方法，在一定的偏振态下测量不同的散射方位角，研究其特性参数，以达到区分疵病类型的作用。本发明采用的技术方案包括激光器，激光器的光轴上依次设置有衰减片、扩束准直镜、斩波器和反射镜；所述的斩波器上连接有控制器；反射镜的斜下方设置有超光滑光学元件，光电探测器设置于超光滑光学元件的斜上方，光电探测器与锁相放大器连接；所述的锁相放大器与记录仪连接。

技术领域

本发明涉及一种超光滑光学元件表面缺陷类型的检测系统及其测量方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，特别是激光技术的迅猛发展，对光学薄膜表面微粗糙度和内部缺陷引起的光散射损耗愈来愈受到人们的关注。从而对光学元件的表面加工以及高质量光学薄膜的制备都提出了越来越高的要求；人们在采用镀膜技术来增加光学元件的透过率或反射率的同时发现，光学元件基底材料的表面加工精度以及光学薄膜的制备工艺等对光学元件控制光束行为的能力都有一定的影响。

光入射到材料表面就会与材料表面发生相互作用，进而使散射光的偏振态发生变化，散射光偏振态的变化与材料自身的介电常数、材料表面的微粗糙度、表面结构等因素有着密切的关系。双向反射分布函数(BRDF)可以表征介质表面对散射光偏振态的影响，包含了介质对散射光偏振的多种信息，如相位延迟、偏振能力和衰减等，所以通过对散射光偏振态的了解，就可以得到被测件的有用信息。对检测表面上方微粒、亚表面缺陷和表面粗糙度具有十分重要的意义。研究发现利用P偏振入射光产生的P偏振散射光(BRDFpp)可以将表面上方微粒、亚表面缺陷、表面微粗糙度这三种散射机理进行有效区分。

发明内容

有鉴于此，提供一种超光滑光学元件表面缺陷类型的检测系统及其测量方法。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种超光滑光学元件表面缺陷类型的检测系统，包括激光器，其特征在于：还包括超光滑光学元件、光电探测器、锁相放大器、控制器、记录仪；所述的激光器的光轴上依次设置有衰减片、扩束准直镜、斩波器和反射镜；所述的斩波器上连接有控制器；反射镜的斜下方设置有超光滑光学元件，光电探测器设置于超光滑光学元件的斜上方，光电探测器与锁相放大器连接；所述的锁相放大器与记录仪连接；

所述的反射镜的入射光束入射在超光滑光学元件上的入射角为60°，散射角为45°；两个光电探测器的空间摆放角度的散射方位角36°、72°，另外一个摆放在反射方向，即散射角为60°，对应的散射方位角为0°。

所述的超光滑光学元件设置于旋转台上，旋转台上连接有驱动器。

所述的锁相放大器设置有3个，光电探测器与锁相放大器个数相同，控制器与锁相放大器之间设置有信号分流器，光电探测器的探测范围与激光器的波长范围相匹配。

所述激光器的光波波长在170nm～2600nm之间，激光器数量不限于单个。

所述衰减片的透过率为50％；其透过率依据激光器的实际功率进行调整。

所述超光滑光学元件表面精度小于0.5nmRMS。

所述旋转台的旋转角度为-180°～+180°。

一种光学元件表面缺陷类型检测系统的检测方法，其特征在于：所述的测量方法的步骤包括：

步骤一：激光器发出的光束入射在衰减片上，减小激光的功率，并将光束通过扩束准直镜，减小光线的发散角；

步骤二：通过斩波器一方面将来自扩束准直镜的激光光线调制成光信号，另一方面通过控制器产生一个具有相位差的参考信号，通过信号分流器接入到锁相放大器中；