CN109187575A - 大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置和探测方法 - Google Patents

大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置和探测方法 Download PDF

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Abstract

一种大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置和探测方法,所述装置部分包括532nm探测光激光器、第一块反射镜与镜架、1m焦距柱面镜、第二块反射镜与镜架、侧面电机一维移动平台、CCD镜头组、采样CCD、正面电机一维移动平台、机床水平基座、大口径双折射晶体、以及光学平台；所述控制部分包括主控电脑以及控制柜。本发明是针对大口径双折射晶体体内缺陷的一种方便快捷的探测装置，可保证大口径双折射晶体全口径、多深度的体内缺陷的探测，避免了双折射造成的体内缺陷成像重影问题，确保了晶体体内缺陷探测的精准性。该发明使大口径双折射晶体的体内缺陷探测具有方便，快捷，精准和自动化的特点。

Description

大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置和探测方法
技术领域
本发明涉及光学、晶体材料以及高功率激光器领域，特别是一种大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置和探测方法。
背景技术
在点火装置的高功率激光器的应用中，一般使用430mm×430mm×10mm的大口径双折射晶体。一般生长的晶体中存在包裹体等缺陷，通过缺陷的大小和数目来评估晶体质量的好坏。
目前对于小口径双折射晶体的体内缺陷采用普通的探测方式，参见图4，即从双折射晶10的正面引入探测光，在侧面安装采样CCD7和CCD镜头组8，对体内缺陷进行采样图片时，每一个采样点需要手动位移与手动拍图，加上晶体的双折射问题出现重影的现象，并且由于安装平台的空间限制以及正面一维移动平台移动改变采样CCD7焦距深度有限，只能在一定范围内对晶体的部分区域进行体内缺陷探测，而对于大口径双折射晶体体内缺陷的全口径探测是不能实现的。目前市面上也没有全口径评估大口径双折射晶体体内缺陷探测装置和方法。所以才改进了现有的普通探测装置以及探测方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置和探测方法，该装置方法能够方便快捷地实现大口径双折射晶体体内缺陷的全口径探测，并具有稳定、精准、快速和自动化的特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置，包括正面电机一维移动平台、采样CCD、CCD镜头组、机床水平基座、主控电脑、控制柜、探测激光器，其特点在于还包括第一反射镜与镜架、1m焦距柱面镜、第二反射镜与镜架和侧面电机一维移动平台，所述的探测激光器为532nm激光器，所述的机床水平基座供所述的大口径双折射晶体放置，在所述的机床水平基座的正面设置所述的光学平台，在所述的光学平台上正对所述的大口径双折射晶体的正面设置正面电机一维移动平台，在所述的大口径双折射晶体的侧面设置侧面电机一维移动平台，在所述的正面电机一维移动平台上设置所述的CCD镜头组和采样CCD，所述的CCD镜头组与所述的采样CCD组合成一整体并正对所述的大口径双折射晶体的正面，在所述的侧面电机一维移动平台上设置第二反射镜与镜架，在所述的光学平台上设置所述的532nm激光器、第一块反射镜与镜架、1m焦距柱面镜，沿所述的532nm激光器的激光输出方向依次是所述的第一反射镜、1m焦距柱面镜、第二反射镜和所述的大口径双折射晶体的侧面，所述的采样CCD的输出端与所述的主控电脑的输入端相连，所述的正面电机一维移动平台与所述的侧面电机一维移动平台的控制端与所述的控制柜的输出端相连，所述的主控电脑的输出端与所述的控制柜的控制端相连，所述的主控电脑与所述机床水平基座的控制端相连。
利用上述大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置进行大口径双折射晶体的体内缺陷的探测方法，该方法包括下列步骤：
1)先将大口径双折射晶体安装在所述的机床水平基座上；
2)调整光路：打开主控电脑和控制柜，接通电源后打开所述的532nm激光器，并且调节到较小的功率输出微弱的532nm的连续绿光作为准直光用于调整光路，在探测光输出为准直光后，先调节所述的第一反射镜与镜架和第二反射镜与镜架，使所述的532nm激光器输出的准直光经所述的第一反射镜、1m焦距柱面镜和第二反射镜从所述的大口径双折射晶体的侧面垂直照射进入到晶体内，在距离所述的大口径双折射晶体的一定深度形成一个面光斑，控制所述的正面电机一维移动平台的移动，使所述的CCD镜头组与采样CCD对准所述的大口径双折射晶体的光斑；
3)把532nm激光器的功率调整到测量缺陷时需要的功率,通过所述主控电脑的软件监控所述大口径双折射晶体的体内缺陷情况：
若通过主控电脑监控发现大口径双折射晶体的体内缺陷点不清晰，在侧面电机一维移动平台不动的情况下，通过主控电脑精准地控制正面电机一维移动平台上的采样CCD前后细微的移动，使所述的主控电脑显示的缺陷成像达到最佳状态；
4)通过主控电脑的软件让机床水平基座上的大口径双折射晶体按照设置的间隔先水平点动若干个点，每到一个点后所述的采样CCD拍图采样一次，水平方向移动完成后再竖直移动一次，再水平反方向点动拍图，成S型采样轨迹路线，达到对所述大口径双折射晶体该体内深度中全口径采样体内缺陷的效果，并且所述主控电脑同时记录下采样大口径双折射晶体内缺陷的图片；
5)通过主控电脑控制所述的侧面电机一维移动平台向前或者向后移动1mm，使所述的激光器输出的探测光探测到大口径双折射晶体侧面的另一个深度位置，随着探测光探测大口径双折射晶体的深度的变化，此时所述的主控电脑精准地控制正面电机一维移动平台上的采样CCD移动，使缺陷成像调整到最佳状态，返回步骤4)；当探测光探测大口径双折射晶体+设定的深度范围全部探测完，进入下一步；
6)结束。
与现有技术相比，本发明的技术效果：
1)通过主控电脑与控制柜控制大口径双折射晶体，探测光以及采样CCD的移动从而到达了大口径双折射晶体全口径的体内缺陷探测的效果，确保了晶体体内缺陷探测的准确度。
2)适用于不同尺寸大小、各类需要探测材料体内情况的样品，能够保证探测装置的稳定性，精准性，快速性以及自动化，为后续的研究以及应用奠定了坚实的基础。
3)相比He-Ne探测光，本发明采用532nm探测光具有高功率，光照明显，输出可调的特点，更适用于在探测晶体体内缺陷时调节照明效果。
附图说明
图1是本发明大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置的结构示意图。
图2是本发明大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置探测光从大口径双折射晶体侧面照明的示意图。
图3是本发明大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置的部分示意图。
图4是现有晶体体内缺陷探测装置的示意图。
图中：1－532nm激光器、2－第一反射镜与镜架、3－1m焦距柱面镜、4－侧面电机一维移动平台、5－第二反射镜与镜架、6－正面电机一维移动平台、7－采样CCD、8－CCD镜头组、9－机床水平基座，10－大口径双折射晶体、11－主控电脑、12－控制柜、13－光学平台、14－He-Ne探测激光器、15－远端光学平台。
具体实施方式
下面结合实例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制发明的保护范围。
请参阅图1至图3，由图可见，本发明大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置，包括正面电机一维移动平台6、采样CCD7、CCD镜头组8、机床水平基座9、主控电脑11、控制柜12、探测激光器，其特点在于还包括第一反射镜与镜架2、1m焦距柱面镜3、第二反射镜与镜架5和侧面电机一维移动平台4，所述的探测激光器为532nm激光器1，所述的机床水平基座9供所述的大口径双折射晶体10放置，在所述的机床水平基座9的正面设置所述的光学平台13，在所述的光学平台13上正对所述的大口径双折射晶体10的正面设置正面电机一维移动平台6，在所述的大口径双折射晶体10的侧面设置侧面电机一维移动平台4，在所述的正面电机一维移动平台6上设置所述的CCD镜头组8和采样CCD7，所述的CCD镜头组8与所述的采样CCD7组合成一整体并正对所述的大口径双折射晶体10的正面，在所述的侧面电机一维移动平台4上设置第二反射镜与镜架5，在所述的光学平台13上设置所述的532nm激光器1、第一块反射镜与镜架2、1m焦距柱面镜3，沿所述的532nm激光器1的激光输出方向依次是所述的第一反射镜、1m焦距柱面镜3、第二反射镜和所述的大口径双折射晶体10的侧面，所述的采样CCD7的输出端与所述的主控电脑11的输入端相连，所述的正面电机一维移动平台6与所述的侧面电机一维移动平台4的控制端与所述的控制柜12的输出端相连，所述的主控电脑11的输出端与所述的控制柜12的控制端相连，所述的主控电脑11与所述机床水平基座9的控制端相连。
利用上述大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置进行大口径双折射晶体的体内缺陷的探测方法，包括下列步骤：
1)先将大口径双折射晶体10安装在所述的机床水平基座9上；
2)调整光路：打开主控电脑11和控制柜12,接通电源后打开所述的532nm激光器1，并且调节到较小的功率输出微弱的532nm的连续绿光作为准直光用于调整光路，在探测光输出为准直光后，先调节所述的第一反射镜与镜架2和第二反射镜与镜架5，使所述的532nm激光器1输出的准直光经所述的第一反射镜、1m焦距柱面镜3和第二反射镜从所述的大口径双折射晶体10的侧面垂直照射进入到晶体内，在距离所述的大口径双折射晶体10的一定深度形成一个面光斑，控制所述的正面电机一维移动平台6的移动，使所述的CCD镜头组8与采样CCD7对准所述的大口径双折射晶体10的光斑；
3)把532nm激光器1的功率调整到测量缺陷时需要的功率，通过所述主控电脑11的软件监控所述大口径双折射晶体10的体内缺陷情况：
若通过主控电脑11监控发现大口径双折射晶体10的体内缺陷点不清晰，在侧面电机一维移动平台4不动的情况下，通过主控电脑11精准地控制正面电机一维移动平台6上的采样CCD7前后细微的移动，使所述的主控电脑11显示的缺陷成像达到最佳状态；
4)通过主控电脑11的软件让机床水平基座9上的大口径双折射晶体10按照设置的间隔先水平点动若干个点，每到一个点后所述的采样CCD7拍图采样一次并输入所述主控电脑11，水平方向移动完成后再竖直移动一次，再水平反方向点动拍图，成S型采样轨迹路线，达到对所述大口径双折射晶体10该体内深度中全口径采样体内缺陷的效果，并且所述主控电脑11同时记录下采样大口径双折射晶体10内缺陷的图片；
5)通过主控电脑11控制所述的侧面电机一维移动平台4向前或者向后移动1mm，使所述的激光器1输出的探测光探测到大口径双折射晶体10侧面的另一个深度位置，随着探测光探测大口径双折射晶体10的深度的变化，此时所述的主控电脑11精准地控制正面电机一维移动平台6上的采样CCD7移动，使缺陷成像调整到最佳状态，返回步骤4)；当探测光探测大口径双折射晶体10设定的深度范围全部探测完，进入下一步；
6)结束。
本发明能达到全口径、多深度地探测所述大口径双折射晶体的体内缺陷。整个探测过程具有方便、快捷、自动化的特点，能够有效的保证大口径双折射晶体体内缺陷的精准性。

Claims (2)

1.一种大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置，包括正面电机一维移动平台(6)、采样CCD(7)、CCD镜头组(8)、机床水平基座(9)、主控电脑(11)、控制柜(12)、探测激光器，其特征在于还包括第一反射镜与镜架(2)、1m焦距柱面镜(3)、第二反射镜与镜架(5)和侧面电机一维移动平台(4)，所述的探测激光器为532nm激光器(1)，所述的机床水平基座(9)供所述的大口径双折射晶体(10)放置，在所述的机床水平基座(9)的正面设置所述的光学平台(13)，在所述的光学平台(13)上正对所述的大口径双折射晶体(10)的正面设置正面电机一维移动平台(6)，在所述的大口径双折射晶体(10)的侧面设置侧面电机一维移动平台(4)，在所述的正面电机一维移动平台(6)上设置所述的CCD镜头组(8)和采样CCD(7)，所述的CCD镜头组(8)与所述的采样CCD(7)组合成一整体并正对所述的大口径双折射晶体(10)的正面，在所述的侧面电机一维移动平台(4)上设置第二反射镜与镜架(5)，在所述的光学平台(13)上设置所述的532nm激光器(1)、第一块反射镜与镜架(2)、1m焦距柱面镜(3)，沿所述的532nm激光器(1)的激光输出方向依次是所述的第一反射镜、1m焦距柱面镜(3)、第二反射镜和所述的大口径双折射晶体(10)的侧面，所述的采样CCD(7)的输出端与所述的主控电脑(11)的输入端相连，所述的正面电机一维移动平台(6)与所述的侧面电机一维移动平台(4)的控制端与所述的控制柜(12)的输出端相连，所述的主控电脑(11)的输出端与所述的控制柜(12)的控制端相连，所述的主控电脑(11)与所述机床水平基座(9)的控制端相连。
2.利用权利要求1所述的大口径双折射晶体的体内缺陷探测装置进行大口径双折射晶体的体内缺陷的探测方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
1)先将大口径双折射晶体(10)安装在所述的机床水平基座(9)上；
2)调整光路：接通电源后打开所述的532nm激光器(1)，并且调节到较小的功率输出微弱的532nm的连续绿光作为准直光用于调整光路，在探测光输出为准直光后，先调节所述的第一反射镜与镜架(2)和第二反射镜与镜架(5)，使所述的532nm激光器(1)输出的准直光经所述的第一反射镜、1m焦距柱面镜(3)和第二反射镜从所述的大口径双折射晶体(10)的侧面垂直照射进入到晶体内，在距离所述的大口径双折射晶体(10)的一定深度形成一个面光斑，控制所述的正面电机一维移动平台(6)的移动，使所述的CCD镜头组(8)与采样CCD(7)对准所述的大口径双折射晶体(10)的光斑；
3)把532nm激光器(1)的功率调整到测量缺陷时需要的功率，打开主控电脑(11)和控制柜(12),通过所述主控电脑(11)的软件监控所述大口径双折射晶体(10)的体内缺陷情况：
若通过主控电脑(11)监控发现大口径双折射晶体(10)的体内缺陷点不清晰，在侧面电机一维移动平台(4)不动的情况下，通过主控电脑(11)精准地控制正面电机一维移动平台(6)上的采样CCD(7)前后细微的移动，使所述的主控电脑(11)显示的缺陷成像达到最佳状态；
4)通过主控电脑(11)的软件让机床水平基座(9)上的大口径双折射晶体(10)按照设置的间隔先水平点动若干个点，每到一个点后所述的采样CCD(7)拍图采样一次，水平方向移动完成后再竖直移动一次，再水平反方向点动拍图，成S型采样轨迹路线，达到对所述大口径双折射晶体(10)该体内深度中全口径采样体内缺陷的效果，并且所述主控电脑(11)同时记录下采样大口径双折射晶体(10)内缺陷的图片；
5)通过主控电脑(11)控制所述的侧面电机一维移动平台4向前或者向后移动1mm，使所述的激光器(1)输出的探测光探测到大口径双折射晶体(10)侧面的另一个深度位置，随着探测光探测大口径双折射晶体(10)的深度的变化，此时所述的主控电脑(11)精准地控制正面电机一维移动平台(6)上的采样CCD(7)移动，使缺陷成像调整到最佳状态，返回步骤4)；当探测光探测大口径双折射晶体(10)设定的深度范围全部探测完，进入下一步；
6)结束。
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