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光学表面亚表层损伤表征技术研究

党娟娟  
【摘要】:光学元件亚表层损伤严重影响了高功率激光器和大型光学系统抗激光损伤阈值、成像质量、镀膜质量及系统的长期稳定性。亚表层损伤现有的检测方法大多数存在破坏试件、检测时间长和精度低等现象。因此准确测量亚表层损伤深度对优化加工工艺及获得高品质表面质量的光学元件是非常重要的。本文将激光扫描共聚焦显微技术引入到光学表面亚表层损伤检测中,主要研究内容有: 1)在构建的激光扫描共聚焦显微镜一维扫描平台上,进行了探测针孔的选择实验和亚表层损伤信号提取实验;实验研究了激光扫描共聚焦显微镜二维扫描装置的稳定性;利用该装置对采用不同加工工艺的光学试件进行亚表层损伤测量,实验测量得到的亚表层损伤趋势和理论分析结果一致; 2)针对亚表面损伤层的特点,构建了用于亚表层损伤测量的激光扫描共聚焦显微镜三维扫描装置;在二维扫描软件的基础上,编写了三维扫描控制软件;利用三维装置对抛光过的光学表面进行亚表层损伤测量,通过信号分析与图像处理方法,最后给出了亚表层损伤微观图; 3)为了验证激光扫描共聚焦显微系统对光学表面亚表层损伤检测信息的正确性,采用了亚表层损伤检测技术中最基本、最有效的化学腐蚀法对抛光过的光学表面进行HF腐蚀实验。两种实验测量得到的结果相比较,亚表层损伤信息变化趋势一致,且损伤深度基本一致。 通过理论分析和实验研究,可以看到激光扫描共聚焦显微系统可以用于光学表面亚表层损伤的非破坏性定量测量。


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