CN108515460A - 平面光学元件亚表面损伤检测方法 - Google Patents

Abstract

平面光学元件亚表面损伤检测方法，包括：步骤一、采用定向磨料液体射流在平面光学元件表面制作观测斜面，观测斜面贯入平面光学元件的深度应当足以暴露亚表面裂纹；步骤二、用氢氟酸溶液蚀刻观测斜面，使得平面光学元件沿观测斜面方向的亚表面裂纹层充分暴露以便观测；步骤三、借助轮廓仪的扫描功能测量观测斜面的轮廓曲线，得出水平面与该观测斜面之间的夹角值；步骤四、借助超景深光学显微镜的微动平台和清晰成像功能获取沿观测斜面方向的亚表面裂纹分布情况，确定最终裂纹消失时微动平台移动的总距离；步骤五、结合步骤四中得到的最终裂纹消失时微动平台移动的总距离和步骤三中得出的水平面与该观测斜面之间的夹角值计算亚表面裂纹深度值。

Description

平面光学元件亚表面损伤检测方法

技术领域

本发明涉及超精密加工与检测技术领域，特别涉及一种平面光学元件亚表面损伤检测方法。

背景技术

平面光学元件（如平面反射镜、平面标准镜）是光学系统的重要组成部分。在美国国家点火装置（National Ignition Facility，NIF）的光学系统内，192路光束共需约7500件420mm×420mm以上尺寸的大中型光学元件，再加上备份光学元件和小口径光学元件总计共需约30000件光学元件。它们的特征是高精度面形、超光滑表面、高表面/亚表面质量及大批量需求。值得注意的是，国家点火装置NIF中大约有80％的光学元件为平面元件（包括偏振片、钕玻璃片、反射镜以及脉冲压缩光栅等），仅第一期工程就使用了3000块尺寸为800mm×460mm×40mm的长方体激光玻璃平面光学元件。国内的神光III激光核聚变装置对口径为400-800mm的大中型光学元件（口径在300mm以上的光学元件可认为是大中型光学元件）的需求量也将近达万件，这其中就包含了大量的平面光学元件。国内的0902点火工程项目用于全口径光束的光学元件数量与美国国家点火装置NIF所需数量相当，其中75%以上的大中型镜片是平面光学元件。郭守敬望远镜（LAMOST）中的施密特反射镜由24个长边尺寸为1100mm、厚度为25mm的六边形平面反射镜组成。由此可见，大口径、高精度、特殊形状的平面光学元件在国内外的重大光学系统工程中得到了广泛的应用。

大中型平面光学元件在加工过程中，由于材料自身的力学性能以及对加工效率的一味追求，使得材料在加工过程中容易产生微裂纹、划痕、残余应力等亚表面损伤缺陷，这些缺陷的存在将会导致大中型平面光学元件的成像质量和抗激光损伤能力下降。因此，如何快速、准确地检测大中型平面光学元件亚表面损伤缺陷的深度已成为机械制造领域和光学制造领域亟待解决的关键问题。

近些年来，国内外学者对脆性材料的精密/超精密加工开展了广泛而深入的研究，推动了亚表面损伤检测技术的迅速发展，先后出现了多种破坏性检测方法，如截面显微法、HF酸蚀刻速率法、Ball Dimpling法、角度抛光法、磁流变抛光法、聚焦离子束轰击法、纳米压痕法等。此外，随着多学科交叉融合的发展，诞生了一些非破坏性检测方法，其基本原理是利用脆性材料内部缺陷引起材料对热、声、光、电、磁等反应的变化来探测材料或者结构内部的异常和缺陷。如声学显微镜法，显微拉曼光谱法，激光散射法，X射线衍射法，全内反射强度检测法，光学相干层析法，共聚焦激光扫描法等。除了通过实验的手段检测亚表面损伤以外，通过建立数学模型的方式来预测预报亚表面损伤深度也是重要手段之一。如LAMBROPOULOS基于压痕断裂力学系统建立的中位裂纹深度模型，张璧提出的与未变形切屑厚度相关的亚表面损伤模型，王卓等人提出的表面粗糙度与亚表面损伤深度之间的关系模型等。

无论是破坏性检测方法、非破坏性检测方法还是理论预测方法，都有其各自的优点，也存在明显不足。破坏性检测会导致昂贵的光学元件破坏或失效，且检测过程对于操作人员的经验有很大的依赖性。非破坏性检测方法存在着测量精度低，探测深度浅，测量结果不直观，测试系统成本高等问题。理论预测方法中预测模型的建立基本上以经验型公式为基础，加上一些假设条件的引入，使得预测结果的准确性难以保障。此外，上述所列举的破坏性检测方法、非破坏性检测方法及理论预测方法的应用基本上停留在以实验室环境下的加工试样为检测对象，而针对工程应用背景下的大中型平面光学元件的亚表面损伤检测的实用性不强。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对精密抛光的前道工序——精密磨削加工，提供一种高精度、高效率且适用于大中型平面光学元件的亚表面损伤检测方法，在不影响产品加工精度和加工品质的基础上为后续抛光加工阶段定量地去除磨削加工阶段所产生的亚表面损伤缺陷提供精准可靠的参考信息。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种平面光学元件亚表面损伤检测方法，包括以下步骤：

步骤一、采用定向磨料液体射流在精磨后的平面光学元件表面制作观测斜面，所述观测斜面贯入平面光学元件的深度应当足以暴露亚表面裂纹；

步骤二、用氢氟酸溶液蚀刻所述观测斜面，使得所述平面光学元件沿观测斜面方向的亚表面裂纹层充分暴露以便观测；

步骤三、借助轮廓仪的扫描功能测量所述观测斜面的轮廓曲线，得出水平面与该观测斜面之间的夹角值；

步骤四、借助超景深光学显微镜的微动平台和清晰成像功能获取沿观测斜面方向的亚表面裂纹分布情况，确定最终裂纹消失时微动平台移动的总距离；

步骤五、结合步骤四中得到的最终裂纹消失时微动平台移动的总距离和步骤三中得出的水平面与该观测斜面之间的夹角值计算亚表面裂纹深度值。

进一步地，上述平面光学元件亚表面损伤检测方法还包括：步骤六、采用与精磨时相同的磨削工艺参数对已检测完毕的平面光学元件表面进行加工，以去除步骤一中制作的观测斜面，使得该平面光学元件获得与亚表面损伤检测之前相同的表面和亚表面质量。

其中，在步骤三中测量所述观测斜面轮廓曲线的过程包括：以所述观测斜面的顶端和底端对应作为测量起始点和结束点，沿测量基准面测量所述观测斜面的纵向轮廓形面，从而得出水平面与该观测斜面之间的夹角值，前述测量基准面为观测斜面中线所在平面。

其中，在步骤四中获取沿观测斜面方向的亚表面裂纹分布情况的过程包括：从所述观测斜面的顶端开始沿测量基准面观测裂纹变化情况，并使用超景深光学显微镜的成像功能拍摄显微照片，记录每一个位置获得的每一张裂纹显微照片所对应的微动平台的移动距离，并确定最终裂纹消失时微动平台移动的总距离。

优选地，在上述平面光学元件亚表面损伤检测方法中，所述平面光学元件精磨后，先采用定向磨料液体射流在其表面试制作观测斜面，然后借助轮廓仪的扫描功能沿垂直于所述测量基准面的方向测量该试制作观测斜面的横向轮廓形面，根据所述测量基准面两侧的轮廓形面的对称性和贯入深度一致性优化定向磨料液体射流加工参数，之后再在步骤一中采用优化后的加工参数在精磨后的平面光学元件表面正式制作观测斜面并进行后续步骤的操作。

更加优选地，步骤一中，先将平面光学元件表面沿径向方向分成三个以上的区段，在每个区段各制作一个观测斜面；

步骤五中，计算出各个观测斜面所对应的亚表面裂纹深度值后，再取这些亚表面裂纹深度值的平均值作为最终的平面光学元件亚表面裂纹深度值。

基于上述平面光学元件亚表面损伤检测方法，本发明还提供一种用于熔石英玻璃材质的平面光学元件亚表面损伤检测方法，其包括以下步骤：

步骤一、采用定向磨料液体射流在精磨后的平面光学元件表面制作观测斜面，加工参数为：磨料种类：氧化铝；磨料粒度：1μm；磨料浓度：50%；喷嘴压力：0.6MPa；射流角度：45°；射流喷嘴加工路径采用顺序往返直线扫描方式，往返直线的间距与射流喷嘴的直径保持一致，所述观测斜面贯入平面光学元件的深度应当足以暴露亚表面裂纹；

步骤二、用氢氟酸溶液蚀刻所述观测斜面，使得所述平面光学元件沿观测斜面方向的亚表面裂纹层充分暴露以便观测；

步骤三、借助轮廓仪的接触式扫描和测量功能，以所述观测斜面的顶端和底端对应作为测量起始点和结束点，沿测量基准面测量所述观测斜面的纵向轮廓形面，得出水平面与该观测斜面之间的夹角值，前述测量基准面为观测斜面中线所在平面。

步骤四、从所述观测斜面的顶端开始沿测量基准面观测裂纹变化情况，并使用超景深光学显微镜的成像功能拍摄显微照片，同时记录每一个位置获得的每一张裂纹显微照片所对应的微动平台的移动距离，进而确定最终裂纹消失时微动平台移动的总距离。

步骤五、结合步骤四中得到的最终裂纹消失时微动平台移动的总距离和步骤三中得出的水平面与该观测斜面之间的夹角值计算亚表面裂纹深度值。

其中，在上述用于熔石英玻璃材质的平面光学元件亚表面损伤检测方法的步骤二中，先用橡胶泥包裹待测的平面光学元件的观测斜面周边，再滴入氢氟酸溶液对观测斜面进行腐蚀，使观测斜面的裂纹充分暴露出来，所述氢氟酸溶液的溶度为5%，蚀刻温度为24℃，蚀刻时间为15min，蚀刻完毕后，用清水冲洗观测斜面，去除残留在观测斜面上的氢氟酸溶液。

进一步地，上述用于熔石英玻璃材质的平面光学元件亚表面损伤检测方法还包括：

步骤六、采用与精磨时相同的磨削工艺参数对已检测完毕的平面光学元件表面进行加工，以去除步骤一中制作的观测斜面，使得该平面光学元件获得与亚表面损伤检测之前相同的表面和亚表面质量。

优选的，在上述用于熔石英玻璃材质的平面光学元件亚表面损伤检测方法的步骤一中，先将平面光学元件表面沿径向方向分成三个以上的区段，在每个区段各制作一个观测斜面；

在上述用于熔石英玻璃材质的平面光学元件亚表面损伤检测方法的步骤五中，计算出各个观测斜面所对应的亚表面裂纹深度值后，再取这些亚表面裂纹深度值的平均值作为最终的平面光学元件亚表面裂纹深度值。

本发明先采用定向磨料液体射流在待测平面光学元件表面制作观测斜面，实际检测应用时，通过上述加工方法制作的观测斜面具有纳米级精度的超光滑表面，更加重要的是，经长期试验发现，本发明所述方法在制作观测斜面时几乎不会产生附加亚表面损伤（背景技术中的角度抛光法在制作抛光斜面时通常都会产生附加亚表面损伤），更好地保证了检测结果的准确性，使得该检测方法能够达到与磁流变抛光法（磁流变抛光法不会产生附加亚表面损伤）相当的检测精度，而与磁流变抛光法相比，本发明具有更高的检测效率且设备成本更低（磁流变抛光设备极其昂贵），更加重要的是，本发明所涉方法可以在不破坏待测平面光学元件（检测过程中制作的观测斜面在检测完成后通过精磨去除掉即可）的前提下在平面光学元件表面的任意部位（根据平面光学元件的材质及加工工艺的不同，有时需要选取不同位置的具有代表性的取样点来检测其亚表面损伤）制作观测斜面取样检测，其检测灵活性更强。上述高精度、高效率、高灵活性的优点在应用于大中型平面光学元件亚表面损伤检测时表现得尤为突出。

附图说明

图1为本发明所涉平面光学元件亚表面损伤检测流程图。

图2为采用定向磨料液体射流加工观测斜面的原理图。

图3为对观测斜面的轮廓形面进行检测的示意图。

图4为对观测斜面的亚表面损伤裂纹观测与实际裂纹深度计算的示意图。

图5为通过超景深显微镜拍摄的观测斜面亚表面损伤裂纹形貌图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例与附图对本发明作进一步的说明。

本发明的技术构思基于以下方案，如图1所示：采用定向磨料液体射流在完成精磨加工的平面光学元件表面制作出图中所示的微小斜面（即前述的观测斜面），再使用氢氟酸溶液腐蚀微小斜面，充分暴露光学元件沿斜面方向的亚表面裂纹层，再借助轮廓仪的扫描功能测量出微小斜面的轮廓曲线，并借助超景深光学显微镜的微动平台和清晰成像功能获得沿微小斜面方向的亚表面裂纹分布情况，最后结合超景深光学显微镜微动平台的移动距离和轮廓仪测量得到的微小斜面轮廓曲线计算出亚表面裂纹深度值。在检测完成后，再根据微小斜面轮廓曲线的深度，采用与精密磨削加工阶段相同的磨削工艺参数加工已检测完毕的平面光学元件表面，去除微小斜面轮廓，从而获得与亚表面损伤检测之前相同的表面和亚表面质量。

如图2所示：将精密磨削加工后的平面光学元件置于磨料液体射流加工机床上，启动射流加工系统在待测产品表面试制作微小斜面，调整微小斜面的大小和贯入产品表面深度，再将待测产品置于轮廓仪的测量平台上，借助轮廓仪的接触式扫描和测量功能，沿垂直微小斜面测量基准面（测量基准面为微小斜面中线所在平面）的方向测量该微小斜面的横向轮廓形面，根据测量基准面两侧轮廓形面的对称性和深度一致性调节射流加工参数，进而获得优化的射流加工参数。此后选择合适的扫描方式和路径规划，例如射流喷嘴加工路径可以采用顺序往返直线扫描方式，往返直线的间距（L）与射流喷嘴的直径（d）保持一致，同时通过数控程序精确控制喷嘴在往返直线中的驻留时间，采用经优化的加工参数再正式在待测产品表面沿径向方向分三个区域段各制作一个微小斜面，确保微小斜面的制作精度和表面质量，并在最大的水平视场中充分暴露所有的亚表面裂纹。

用橡胶泥包裹待测的平面光学元件的微小斜面周边，滴入氢氟酸溶液至微小斜面内部进行蚀刻，使微小斜面的裂纹充分暴露出来。蚀刻完毕后，采用大量清水（可以采用自来水）冲洗待测产品的微小斜面，去除残留在微小斜面上的氢氟酸溶液。

如图3所示：将待测产品置于轮廓仪的测量平台上，借助轮廓仪的接触式扫描和测量功能，以微小斜面的头部（顶端）和尾部（底端）作为测量起始点和结束点，沿微小斜面测量基准面（微小斜面中线所在平面）测量各微小斜面的径向中线轮廓形面，获得水平面与微小斜面之间的夹角θ。

如图4-5所示：将待测产品置于超景深光学显微镜的微动平台上，从微小斜面起始基准开始沿微小斜面测量基准面观测裂纹变化情况，并使用该显微镜的成像功能（图5所拍照片的观测倍数：500X）拍摄显微照片，同时记录该观测倍数下每一个位置获得的每一张裂纹显微图片所对应的微动平台的移动距离（S1，S2，……，Sn），确定最终裂纹消失时微动平台移动的总距离S。

结合超景深光学显微镜每一个位置获得的微动平台的移动距离和轮廓仪测量微小斜面轮廓曲线的结果，计算出最终裂纹消失时所对应的垂直待测产品表面的距离H，即为待测产品表面微小斜面所对应的亚表面裂纹深度值SSD：

SSD=H=S×tanθ

按照相同的步骤测量其它微小斜面所对应的亚表面裂纹深度，最后取平均值作为精密磨削加工后的亚表面裂纹深度。

检测完成后，将已测产品置于精密磨削机床的工作台上，采用与精密磨削加工阶段相同的磨削工艺参数对已测产品进行加工，并根据微小斜面轮廓曲线的深度设置精密磨削加工的次数，完全去除亚表面损伤深度检测过程中引入的微小斜面，从而保证平面光学元件亚表面损伤检测前后产品的一致性和完整性。

下面以尺寸为Φ300mm×40mm的大口径熔石英玻璃制作的大中型平面光学元件作为检测对象，具体检测步骤如下：

1、在精密磨削机床上安装精密磨削加工用金刚石砂轮，设置磨削工艺参数，编制磨削工艺数控程序。将尺寸为Φ300mm×40mm的大口径熔石英玻璃毛坯置于精密磨削机床的工作台上，开启真空吸盘。启动机床开始按钮，待被加工毛坯完成指定材料去除量后，释放真空吸盘，关闭机床。将精密磨削加工完成后的平面光学元件从机床上卸下，放入超声波清洗机中清洗，清洗完毕后即可获得磨削加工后用于亚表面损伤检测的大中型平面光学元件产品。

2、将待检测的大中型平面光学元件置于磨料水射流加工机床上，在待测产品表面试制作几个微小斜面，调整微小斜面的大小和贯入产品表面深度，再将待测产品置于泰勒霍普森轮廓仪PGI-1240的测量平台上，借助轮廓仪的接触式扫描和测量功能，沿垂直微小斜面测量基准面（测量基准面为微小斜面中线所在平面）的方向测量该微小斜面的横向轮廓形面，根据测量基准面两侧轮廓形面的对称性和深度一致性调节射流加工参数，进而获得优化的射流加工参数（优化后的加工参数为：磨料种类：氧化铝；磨料粒度：1μm；磨料浓度：50%；喷嘴压力：0.6MPa；射流角度：45°），射流喷嘴抛光路径采用顺序往返直线扫描方式，往返直线的间距（L）与射流喷嘴的直径（d）保持一致，同时通过数控程序精确控制喷嘴在往返直线中的驻留时间，采用经优化的加工参数再正式在待测产品表面沿径向方向分三个区域段各制作一个微小斜面，确保微小斜面的制作精度和表面质量，并在最大的水平视场中充分暴露所有的亚表面裂纹。

3、用橡胶泥包裹待测的大中型平面光学元件的微小斜面周边，滴入氢氟酸溶液至微小斜面内部进行蚀刻，使微小斜面的裂纹充分暴露出来。氢氟酸溶液的溶度为5%，蚀刻温度为24℃，蚀刻时间为15min。蚀刻完毕后，采用大量自来水冲洗待测产品的微小斜面，去除残留在微小斜面上的氢氟酸溶液。

4、将待检测的大中型平面光学元件置于泰勒霍普森轮廓仪PGI-1240的测量平台上，借助轮廓仪的接触式扫描和测量功能，以射流抛光微小斜面的头部和尾部作为测量起始点和结束点，沿微小斜面测量基准面（微小斜面中线所在平面）测量各微小斜面的径向中线轮廓形面，获得水平面与微小斜面之间的夹角θ。

5、将待检测的大中型平面光学元件置于超景深光学显微镜VHX-1000的微动平台上，从微小斜面起始基准开始沿微小斜面测量基准面观测裂纹变化情况，并使用该显微镜的2D和3D成像功能（观测倍数：500X）拍摄显微照片，同时记录该观测倍数下每一个位置获得的每一张裂纹显微图片所对应的微动平台的移动距离（S1，S2，……，Sn）和最终裂纹消失时微动平台移动的总距离S。

6、结合超景深光学显微镜每一个位置获得的微动平台的移动距离和轮廓仪测量微小斜面轮廓曲线的结果，计算出最终裂纹消失时所对应的垂直待测产品表面的距离H，即为待测产品表面微小斜面所对应的亚表面裂纹深度值SSD：

SSD=H=S×tanθ

7、按照相同的步骤测量其它两个微小斜面所对应的亚表面裂纹深度，最后取三者平均值作为精密磨削加工后的亚表面裂纹深度。

为了保证大中型平面光学元件亚表面损伤检测前后产品的一致性和完整性，将已检测的大中型平面光学元件置于精密磨削机床的工作台上，采用与精密磨削加工阶段相同的磨削工艺参数对已测产品进行加工，并根据微小斜面轮廓曲线的深度设置精密磨削加工的次数，完全去除亚表面损伤深度检测过程中引入的微小斜面。

经对比测试，该检测方法能够达到与磁流变抛光法（磁流变抛光法不会产生附加亚表面损伤）相当的检测精度，而与磁流变抛光法相比，上述方法具有更高的检测效率且设备成本更低（磁流变抛光设备极其昂贵），更加重要的是，上述方法可以在不破坏待测平面光学元件（检测过程中制作的观测斜面在检测完成后通过精磨去除掉即可）的前提下在平面光学元件表面的任意部位（根据平面光学元件的材质及加工工艺的不同，有时需要选取不同位置的具有代表性的取样点来检测其亚表面损伤）制作观测斜面取样检测，其检测灵活性更强。上述高精度、高效率、高灵活性的优点在应用于大中型平面光学元件亚表面损伤检测时表现得尤为突出（现有技术中的磁流变抛光法通常只能在实验室对小口径的平面光学元件试样作亚表面损伤检测，不适合在实际工程应用中对大中型平面光学元件作亚表面损伤检测）。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

Claims (10)

1.平面光学元件亚表面损伤检测方法，包括以下步骤：

步骤一、采用定向磨料液体射流在精磨后的平面光学元件表面制作观测斜面，所述观测斜面贯入平面光学元件的深度应当足以暴露亚表面裂纹；

步骤二、用氢氟酸溶液蚀刻所述观测斜面，使得所述平面光学元件沿观测斜面方向的亚表面裂纹层充分暴露以便观测；

步骤三、借助轮廓仪的扫描功能测量所述观测斜面的轮廓曲线，得出水平面与该观测斜面之间的夹角值；

步骤四、借助超景深光学显微镜的微动平台和清晰成像功能获取沿观测斜面方向的亚表面裂纹分布情况，确定最终裂纹消失时微动平台移动的总距离；

步骤五、结合步骤四中得到的最终裂纹消失时微动平台移动的总距离和步骤三中得出的水平面与该观测斜面之间的夹角值计算亚表面裂纹深度值。

2.根据权利要求1所述的平面光学元件亚表面损伤检测方法，其特征在于，还包括：

步骤六、采用与精磨时相同的磨削工艺参数对已检测完毕的平面光学元件表面进行加工，以去除步骤一中制作的观测斜面，使得该平面光学元件获得与亚表面损伤检测之前相同的表面和亚表面质量。

3.根据权利要求1所述的平面光学元件亚表面损伤检测方法，其特征在于：

步骤三中测量所述观测斜面轮廓曲线的过程包括：以所述观测斜面的顶端和底端对应作为测量起始点和结束点，沿测量基准面测量所述观测斜面的纵向轮廓形面，从而得出水平面与该观测斜面之间的夹角值，前述测量基准面为观测斜面中线所在平面。

4.根据权利要求3所述的平面光学元件亚表面损伤检测方法，其特征在于：

步骤四中获取沿观测斜面方向的亚表面裂纹分布情况的过程包括：从所述观测斜面的顶端开始沿测量基准面观测裂纹变化情况，并使用超景深光学显微镜的成像功能拍摄显微照片，记录每一个位置获得的每一张裂纹显微照片所对应的微动平台的移动距离，并确定最终裂纹消失时微动平台移动的总距离。

5.根据权利要求3所述的平面光学元件亚表面损伤检测方法，其特征在于：

在所述平面光学元件精磨后，先采用定向磨料液体射流在其表面试制作观测斜面，然后借助轮廓仪的扫描功能沿垂直于所述测量基准面的方向测量该试制作观测斜面的横向轮廓形面，根据所述测量基准面两侧的轮廓形面的对称性和贯入深度一致性优化定向磨料液体射流加工参数，之后再在步骤一中采用优化后的加工参数在精磨后的平面光学元件表面正式制作观测斜面并进行后续步骤的操作。

6.根据权利要求1所述的平面光学元件亚表面损伤检测方法，其特征在于：

步骤一中，先将平面光学元件表面沿径向方向分成三个以上的区段，在每个区段各制作一个观测斜面；

步骤五中，计算出各个观测斜面所对应的亚表面裂纹深度值后，再取这些亚表面裂纹深度值的平均值作为最终的平面光学元件亚表面裂纹深度值。

7.用于熔石英玻璃材质的平面光学元件亚表面损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采用定向磨料液体射流在精磨后的平面光学元件表面制作观测斜面，加工参数为：磨料种类：氧化铝；磨料粒度：1μm；磨料浓度：50%；喷嘴压力：0.6MPa；射流角度：45°；射流喷嘴加工路径采用顺序往返直线扫描方式，往返直线的间距与射流喷嘴的直径保持一致，所述观测斜面贯入平面光学元件的深度应当足以暴露亚表面裂纹；

步骤二、用氢氟酸溶液蚀刻所述观测斜面，使得所述平面光学元件沿观测斜面方向的亚表面裂纹层充分暴露以便观测；

步骤三、借助轮廓仪的接触式扫描和测量功能，以所述观测斜面的顶端和底端对应作为测量起始点和结束点，沿测量基准面测量所述观测斜面的纵向轮廓形面，得出水平面与该观测斜面之间的夹角值，前述测量基准面为观测斜面中线所在平面；

步骤四、从所述观测斜面的顶端开始沿测量基准面观测裂纹变化情况，并使用超景深光学显微镜的成像功能拍摄显微照片，同时记录每一个位置获得的每一张裂纹显微照片所对应的微动平台的移动距离，进而确定最终裂纹消失时微动平台移动的总距离；

步骤五、结合步骤四中得到的最终裂纹消失时微动平台移动的总距离和步骤三中得出的水平面与该观测斜面之间的夹角值计算亚表面裂纹深度值。

8.根据权利要求7所述用于熔石英玻璃材质的平面光学元件亚表面损伤检测方法，其特征在于：

步骤二中，先用橡胶泥包裹待测的平面光学元件的观测斜面周边，再滴入氢氟酸溶液对观测斜面进行蚀刻，使观测斜面的裂纹充分暴露出来，所述氢氟酸溶液的溶度为5%，蚀刻温度为24℃，蚀刻时间为15min，蚀刻完毕后，用清水冲洗观测斜面，去除残留在观测斜面上的氢氟酸溶液。

9.根据权利要求7所述用于熔石英玻璃材质的平面光学元件亚表面损伤检测方法，其特征在于，还包括：

步骤六、采用与精磨时相同的磨削工艺参数对已检测完毕的平面光学元件表面进行加工，以去除步骤一中制作的观测斜面，使得该平面光学元件获得与亚表面损伤检测之前相同的表面和亚表面质量。

10.根据权利要求7所述用于熔石英玻璃材质的平面光学元件亚表面损伤检测方法，其特征在于：

步骤一中，先将平面光学元件表面沿径向方向分成三个以上的区段，在每个区段各制作一个观测斜面；

步骤五中，计算出各个观测斜面所对应的亚表面裂纹深度值后，再取这些亚表面裂纹深度值的平均值作为最终的平面光学元件亚表面裂纹深度值。