基于透射型补偿数字全息术的光学元件表面疵病检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及光学检测领域，特别是基于透射型补偿数字全息术的光学元件表 面疵病检测装置。
【背景技术】
[0002] 光学元件表面疵病是由于元件表面在抛光过程中磨制不均匀所产生的，其表现为 元件表面上存在一系列划痕或麻点，其会影响光学成像系统的成像质量并危害高功率激光 系统的安全正常运行。光学元件表面疵病的检测结果是判断光学元件合格与否的重要指标 之一。目前，在工程检测任务中，主要采用基于暗场散射成像法研制的设备仪器对于光学元 件表面疵病进行定量检测，相关设备仪器可以对表面疵病的横向尺寸（划痕的宽度、长度， 以及麻点的直径）进行定量测量，然而其不能获得表面疵病的纵向深度，截面形状等形貌 信息，实现对于光学元件表面疵病的三维形貌检测，这不利于更加深入地了解和分析表面 疵病对光学装置性能的影响。因此，在光学元件表面疵病的定量检测中，表面疵病三维形貌 的精确测量具有重要意义。
[0003] 依据现有的检测技术，可以利用白光干涉（WFL)光学轮廓仪或原子力显微镜 (AFM)对光学元件表面疵病的形貌结构进行检测，但是这两种方法均存在测量速度缓慢， 测量视场较小的缺点，无法适用于对元件表面疵病的实时快速、全场定量化检测。表面轮 廓仪具有较高的检测精度，可以获得200nm量级的横向分辨率及nm量级的轴向分辨率，但 测量视场较小，通常为毫米量级，且测量速度比较缓慢，其需要在测量过程中使用压电陶瓷 (PZT)进行多步机械移相记录多帧图像；原子力显微镜的分辨率可以达到nm量级，但其测 量视场一般只能在微米量级，且在测量过程中需要对元件表面进行逐点扫描，这一方面使 得测量速度非常缓慢，另一方面探针有可能在测量过程中触碰元件表面而造成元件损伤； 现有技术利用分光棱镜将光分为反射平行光和透射平行光，形成光程不同的两条光路，最 终穿过待测样品的反射平行光和直接照射到CCD相机上的透射平行光形成干涉图案，但部 分相位畸变的高频信息将会在传播过程中损失，从而不能够被干涉记录，会直接影响样品 形貌重建结果的横向分辨率，致使待测样品表面疵病的检测精度较低。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型克服了现有技术的不足，提供基于透射型补偿数字全息术的光学元件 表面疵病检测装置，通过在检测光路中设置显微物镜，利用显微物镜对表面疵病起伏引起 的波前相位畸变中的高频信息进行收集，将尺寸微小的光学元件表面疵病放大成像在CCD 相机的靶面上，有效解决了部分相位畸变的高频信息在传播过程中损失的问题，提高对于 测试样品表面疵病的检测精度。
[0005] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案概述如下：
[0006] 基于透射型补偿数字全息术的光学元件表面疵病检测装置，它包括激光器、C⑶相 机及计算机，它还包括光学系统；所述激光器设置在光学系统的光入射端，所述CCD相机设 置在光学系统的光射出端，所述CCD相机与计算机电联接；所述光学系统包括依次设置的 第一显微物镜、针孔、透镜、第一分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、第二显微物镜、第二分 光棱镜；所述第一分光棱镜与第二分光棱镜之间设置有可调衰减器和第三显微物镜；
[0007] 细激光束由激光器发出，穿过第一显微物镜和针孔变为球面光束，球面光束穿过 透镜变为平行光束后经过第一分光棱镜分为反射平行光和透射平行光；所述反射平行光经 过第一反射镜和第二反射镜反射后，垂直透射经过测试样品，再穿过第二显微物镜到达第 二分光棱镜，经第二分光棱镜反射，到达CCD相机；所述透射平行光由可调衰减器调节光强 后，经第三显微物镜和第二分光棱镜透射后到达CXD相机。
[0008] 作为本实用新型的优选方案，所述针孔位于第一显微物镜的焦点上。
[0009] 作为本实用新型的优选方案，所述透镜的焦点位于针孔上。
[0010] 作为本实用新型的优选方案，经过第一分光棱镜反射后的光束与经过第二反射镜 反射后的光束平行。
[0011] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
[0012] 1、本实用新型通过C⑶相机和计算机记录待测光学元件数字干涉图样的相位分 布，计算待检光学元件表面疵病的三维形貌分布A L，实现表面疵病三维形貌的实时快速全 场定量检测，测试速度迅速，测量视场大，检测精度高；第二显微物镜将尺寸微小的光学元 件表面疵病放大成像在CCD相机的靶面上，使其与参考光束在CCD相机的靶面上进行干涉， 从而记录测试样品的像面全息图，避免由于表面疵病起伏引起的波前相位畸变中高频信息 在传播过程中的损失，从而有助于提高待测样品形貌重建结果的横向分辨率，保证测量结 果的精度和准确性；在参考光束中，引入一个与第二显微物镜相同的第三显微物镜，那么在 数字干涉图的记录过程中，这两个显微物镜引起的相位分布弯曲将会互相抵消，不会对数 字干涉图样所记录的相位分布产生影响，从而实现对测量系统的相位补偿，在这种情况下， 仅需要放置光学元件样品，测量一次即可，简化了测试步骤，节省时间，从而节约了人力成 本。
[0013] 2、本实用新型不需要对光学元件表面进行逐点扫描，避免了直接触碰对光学元件 造成的元件损伤。
[0014] 3、本实用新型光学系统内部结构简单，便于制造和安装，节约了成本，而且使用便 携，易于操作。
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型的结构示意图，带箭头的直线表示光的传播方向。
[0016] 图中标记：1、激光器；2、第一显微物镜；3、针孔；4、透镜；5、第一反射镜；6、第一 分光棱镜；7、第二反射镜；8、测试样品；9、第二显微物镜；10、第二分光棱镜；11、可调衰减 器；12、第三显微物镜；13、CXD相机；14、计算机。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本 实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0018] 实施例1
[0019] 如图1所示的基于透射型补偿数字全息术的光学元件表面疵病检测装置，包括激 光器UCCD相机13及计算机14,它还包括光学系统；所述激光器1设置在光学系统的光入 射端，所述CCD相机13设置在光学系统的光射出端，所述CCD相机13与计算机14电联接； 所述光学系统包括依次设置的第一显微物镜2、针孔3、透镜4、第一分光棱镜6、第一反射镜 5、第二反射镜7、第二显微物镜9、第二分光棱镜10 ;所述第一分光棱镜6与第二分光棱镜9 之间设置有可调衰减器11和第三显微物镜12 ;第一显微物镜2为光学系统的光输入端，第 二分光棱镜10则为光学系统的光输出