CN117470814A - 一种光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，涉及光学加工技术领域。该光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法包括：对光学晶体的表层进行全局缺陷扫描，以获取全局缺陷分布图；根据全局缺陷分布图确定关注缺陷的位置；对关注缺陷进行单点荧光检测，以获取荧光缺陷特征图，荧光缺陷特征图包含关注缺陷的荧光缺陷特征；对光学晶体上对应关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取损伤性能测试数据；对荧光缺陷特征和损伤性能测试数据进行关联计算，得到荧光缺陷特征与损伤性能之间的关联关系。该光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法能够全面表征元件表层缺陷特性，并反映出表层缺陷对光学晶体损伤性能的影响以及影响的权重比例。
Description
技术领域
本申请涉及光学加工技术领域，具体而言，涉及一种光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法。
背景技术
KDP晶体材料具有较高的非线性光学系数，对紫外和红外激光具有很大的透过率和良好的光学均匀性，因此，在高功率激光装置中作为倍频转换核心光学器件，将红外激光转换为高能量的紫外激光以提高激光能量的转换效率和对超热电子的抑制作用。KDP晶体材料特性软而脆、易开裂、易潮解、对温度变化敏感且各向异性，是国际上公认的难加工材料。目前一般采用单点金刚石飞切技术加工大口径KDP晶体元件，在飞切过程中材料表面不可避免产生脆性压坑、塑性划痕、微裂纹、凸起压入点等缺陷。在强激光辐照条件下，晶体表面加工缺陷将显著降低KDP晶体的激光损伤阈值以及光学性能,最终导致元件失效报废。
晶体表层光伤缺陷具有数量多、尺度特征复杂、分布随机性大等特点，对其进行准确、高效的检测具有极大的难度。目前，大口径KDP晶体元件加工中采用光学显微扫描的方法对晶体表面缺陷进行扫描定位，但光学显微扫描只能识别表面缺陷的几何尺寸和物理形态特征，无法有效探测亚表面存在的微观缺陷，并且仅检测出的表面缺陷信息，无法反映出表面缺陷与元件激光损伤阈值的影响以及权重比例。
发明内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，其能够全面表征元件表层缺陷的形态和分布特性，并反映出表层缺陷对光学晶体损伤性能的影响以及影响的权重比例。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
本申请实施例提供一种光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，包括：对光学晶体的表层进行全局缺陷扫描，以获取全局缺陷分布图；根据全局缺陷分布图确定关注缺陷的位置；对关注缺陷进行单点荧光检测，以获取荧光缺陷特征图，荧光缺陷特征图包含关注缺陷的荧光缺陷特征；对光学晶体上对应关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取损伤性能测试数据；对荧光缺陷特征和损伤性能测试数据进行关联计算，得到荧光缺陷特征与损伤性能之间的关联关系。
可选地，对荧光缺陷特征和损伤性能测试数据进行关联计算，得到荧光缺陷特征与损伤性能之间的关联关系之后，方法还包括：对光学晶体表面的关注缺陷进行修复；对修复后的光学晶体进行损伤性能测试，以对关注缺陷的修复效果进行检验。
可选地，对光学晶体的表层进行全局缺陷扫描，以获取全局缺陷分布图包括：采用明暗场成像对光学晶体表层进行扫描，以获取光学晶体表层的第一图像，第一图像包含了光学晶体表层的明显缺陷；采用快速荧光成像对光学晶体表层进行扫描，以获取光学晶体表层的第二图像，第二图像包含了光学晶体表层的痕量微缺陷；将第一图像和第二图像处理拼接以获得光学晶体表层的全局缺陷分布图。
可选地，对关注缺陷进行单点荧光检测，以获取荧光缺陷特征图，荧光缺陷特征图包含关注缺陷的荧光缺陷特征之后，方法还包括：获取关注缺陷的荧光光谱和荧光寿命曲线。
可选地，对光学晶体上对应关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取损伤性能测试数据包括：对光学晶体上对应关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取缺陷损伤阈值和损伤密度参数；相应地，对荧光缺陷特征和损伤性能测试数据进行关联计算，得到荧光缺陷特征与损伤性能之间的关联关系包括：对荧光缺陷特征、缺陷损伤阈值和损伤密度参数进行关联计算，得到荧光缺陷特征与缺陷损伤阈值之间、荧光缺陷特征与损伤密度参数之间的关联关系。
可选地，采用快速荧光成像对光学晶体表层进行扫描，以获取光学晶体表层的第二图像，第二图像包含了光学晶体表层的痕量微缺陷包括：采用第一荧光激光光源对光学晶体表层进行落射照明；采用荧光探测器对光学晶体表层缺陷荧光进行宽场荧光成像操作，宽场荧光成像操作得到的图像即为第二图像。
可选地，获取关注缺陷的荧光光谱包括：采用第二荧光激光光源在关注缺陷处激发缺陷荧光，缺陷荧光聚焦后经光纤导入光栅光谱仪，光栅光谱仪将缺陷荧光投射到探测器上，以获取关注缺陷的荧光光谱。
可选地，获取关注缺陷的荧光寿命曲线包括：采用第三荧光激光光源在关注缺陷处激发缺陷荧光，以产生不超过一个的荧光光子；采用光电倍增管对荧光光子进行脉冲检测并进行光子计数，以获取关注缺陷的荧光寿命曲线。
可选地，对光学晶体上对应关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取缺陷损伤阈值和损伤密度参数包括：采用标准激光诱导损伤测试方法，开展激光辐照下光学晶体表层缺陷的原位损伤阈值测试，获取光学晶体表面的缺陷损伤阈值；采用光学晶体表面栅格扫描损伤密度测试方法，获取光学晶体表面的损伤密度参数。
可选地，采用第一荧光激光光源对光学晶体表层进行落射照明之前，方法还包括：提供荧光探测器，并根据荧光探测器的成像视场大小将光学晶体的表层划分为多个相互连接的区域；相应地，采用第一荧光激光光源对光学晶体表层进行落射照明包括：采用第一荧光激光光源对光学晶体表层的多个区域同时进行落射照明，或者，采用第一荧光激光光源对光学晶体表层的多个区域依次进行落射照明；相应地，采用荧光探测器对光学晶体表层缺陷荧光进行宽场荧光成像操作，宽场荧光成像操作得到的图像即为第二图像包括：采用荧光探测器依次对光学晶体表层的多个区域内的表层缺陷荧光进行宽场荧光成像操作，以获取多个荧光图像；将多个荧光图像处理拼接后得到的图像即为第二图像。
本申请的有益效果包括：
本申请提供了一种光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，包括：对光学晶体的表层进行全局缺陷扫描，以获取全局缺陷分布图；根据全局缺陷分布图确定关注缺陷的位置；对关注缺陷进行单点荧光检测，以获取荧光缺陷特征图，荧光缺陷特征图包含关注缺陷的荧光缺陷特征；对光学晶体上对应关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取损伤性能测试数据；对荧光缺陷特征和损伤性能测试数据进行关联计算，得到荧光缺陷特征与损伤性能之间的关联关系。该光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，通过对光学晶体表面和亚表面进行全局缺陷扫描，全面表征元件表层缺陷的形态和分布特性；再通过对关注缺陷的荧光缺陷特征和该关注缺陷对应位置处的光学晶体损伤性能测试数据进行关联计算，得到荧光缺陷特征与损伤性能之间的关联关系，进而获得光学晶体表层的关注缺陷对光学晶体损伤性能的影响以及影响的权重比例。更进一步地，还可以根据上述关联关系对关注缺陷进行修复，以提升光学晶体的损伤性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法的评价流程图之一；
图2为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法的评价流程图之二；
图3为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法的评价流程图之三；
图4为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法的评价流程图之四；
图5为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法使用的宽场荧光成像示意图；
图6为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法的评价流程图之五；
图7为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法的评价流程图之六；
图8为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法的评价流程图之七；
图9为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法使用的共聚焦荧光光谱检测示意图；
图10为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法使用的缺陷荧光寿命成像原理示意图；
图11为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法的评价流程图之八；
图12为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法的评价流程图之九；
图13为本申请实施例提供的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法的评价流程图之十。
图标：10-光学晶体；11-第一荧光激光光源；12-荧光探测器；13-第二荧光激光光源；14-针孔；15-光纤；16-光栅光谱仪；17-第一探测器；18-时间相关单光子计数设备；19-第三荧光激光光源；20-分光显微系统；21-快荧光探测器；22-慢荧光探测器；23-滤光片。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本申请的保护范围内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请实施例的一方面，参照图1，提供一种光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，包括：
S100：对光学晶体的表层进行全局缺陷扫描，以获取全局缺陷分布图。
光学晶体的表层包括光学晶体的表面和亚表面。全局缺陷扫描是指对光学晶体的表面和亚表面进行全面的扫描，识别出位于光学晶体表面和亚表面的全部缺陷，从而获取全局缺陷分布图，全面表征光学晶体表层缺陷的特征。可以理解，全局缺陷分布图包含了光学晶体表面和亚表面上全部缺陷的特征，该特征包括但不限于缺陷的几何形态、位置等。对全局缺陷分布图进行分析，即可提取出全部缺陷的分布特征数据。
S200：根据全局缺陷分布图确定关注缺陷的位置。
关注缺陷可以为对光学晶体性能影响较大的缺陷，也可以是特定的缺陷。关注缺陷为光学晶体表面和亚表面上全部缺陷中的一种或几种。对全局缺陷分布图进行分析，即可提取出关注缺陷在光学晶体上的位置信息。
S300：对关注缺陷进行单点荧光检测，以获取荧光缺陷特征图，荧光缺陷特征图包含关注缺陷的荧光缺陷特征。
根据关注缺陷在光学晶体上的位置信息，确定检测位置，对关注缺陷进行单点荧光检测，从而获取该关注缺陷的荧光缺陷特征图。对荧光缺陷特征图进行分析，即可提取出荧光缺陷特征数据。若关注缺陷包括两个或多个，可对检测得到的与两个或多个关注缺陷对应的荧光缺陷特征图进行处理后拼接，从而得到光学晶体表层的全局荧光缺陷特征图，全局荧光缺陷特征图则包含了光学晶体表面和亚表面上所有的关注缺陷的荧光缺陷特征。
S400：对光学晶体上对应关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取损伤性能测试数据。
损伤性能测试是指在确定光学晶体表层关注缺陷的位置后，对光学晶体上关注缺陷所在的位置进行性能进行测试，从而获取对应某一关注缺陷的光学晶体性能测试数据，即损伤性能测试数据。
可以理解，步骤S400与步骤S300之间无先后关联关系，步骤S400和步骤S300只为获取两种不同的数据。因此，步骤S400并不限于可以在步骤S300之后执行，也可以在步骤S300之前执行。
S500：对荧光缺陷特征和损伤性能测试数据进行关联计算，得到荧光缺陷特征与损伤性能之间的关联关系。
针对某一关注缺陷，步骤S300和步骤S400分别获取了与该关注缺陷对应的荧光缺陷特征和损伤性能测试数据。开展荧光缺陷特征和损伤性能测试数据的相关性分析(例如采用统计相关性方法)，即可获得两者之间的关联关系。根据获得的关联关系，可以得出光学晶体表层的关注缺陷对光学晶体损伤性能的影响，例如两者之间为正相关或负相关等，还可以进一步得到关注缺陷对光学晶体损伤性能的影响程度，即影响的权重比例。
上述光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，通过对光学晶体表面和亚表面进行全局缺陷扫描，全面表征元件表层缺陷的形态和分布特性；再通过对关注缺陷的荧光缺陷特征和该关注缺陷对应位置处的光学晶体损伤性能测试数据进行关联计算，得到荧光缺陷特征与损伤性能之间的关联关系，进而获得光学晶体表层的关注缺陷对光学晶体损伤性能的影响以及影响的权重比例。更进一步地，还可以根据上述关联关系对关注缺陷进行修复，以提升光学晶体的损伤性能。
请参照图2，可选的，本申请实施例的一种可实现的方式中，对荧光缺陷特征和损伤性能测试数据进行关联计算，得到荧光缺陷特征与损伤性能之间的关联关系之后，方法还包括：
S600：对光学晶体表面的关注缺陷进行修复。
在获取了关注缺陷的荧光缺陷特征和该关注缺陷对应位置处的光学晶体损伤性能之间的关联关系之后，对该关注缺陷进行修复，以消除该关注缺陷，或者改变该关注缺陷的特征参数。
S700：对修复后的光学晶体进行损伤性能测试，以对关注缺陷的修复效果进行检验。
在修复后的关注缺陷对应的位置处对光学晶体进行损伤测试，通过检测光学晶体在该位置处的损伤性能是否提升，判断关注缺陷的修复效果。可以理解，若损伤性能提升，则关注缺陷修复效果较好；若损伤性能不变或下降，则关注缺陷修复效果较差。
请参照图3，可选的，本申请实施例的一种可实现的方式中，对光学晶体的表层进行全局缺陷扫描，以获取全局缺陷分布图包括：
S110：采用明暗场成像对光学晶体表层进行扫描，以获取光学晶体表层的第一图像，第一图像包含了光学晶体表层的明显缺陷。
明显缺陷包括但不限于脆性断裂、压入点、划痕、切屑等。本实施例中对采用明暗场成像对光学晶体表层进行扫描的具体操作方式不作限定，只要能够识别光学晶体表层的明显缺陷即可。
S120：采用快速荧光成像对光学晶体表层进行扫描，以获取光学晶体表层的第二图像，第二图像包含了光学晶体表层的痕量微缺陷。
对于明暗场成像无法识别的痕量微缺陷，采用快速荧光成像对光学晶体表层进行扫描。本实施例中对采用快速荧光成像对光学晶体表层进行扫描的具体操作方式同样不作限定，只要能够识别光学晶体表层的痕量微缺陷即可。
可以理解，扫描获得的明显缺陷和痕量微缺陷的集合应覆盖了光学晶体表层的全部缺陷。
S130：将第一图像和第二图像处理拼接以获得光学晶体表层的全局缺陷分布图。
对第一图像和第二图像处理拼接的方法为现有技术，本实施例在此不作赘述。
请参照图4，可选的，本申请实施例的一种可实现的方式中，采用快速荧光成像对光学晶体表层进行扫描，以获取光学晶体表层的第二图像，第二图像包含了光学晶体表层的痕量微缺陷包括：
S121：采用第一荧光激光光源对光学晶体表层进行落射照明。
S122：采用荧光探测器对光学晶体表层缺陷荧光进行宽场荧光成像操作，宽场荧光成像操作得到的图像即为第二图像。
请结合参照图5，采用第一荧光激光光源11对光学晶体10表层进行落射照明，获得晶体表层的荧光成像。荧光激光可以为紫外激光，示例地，第一荧光激光光源11为355nm准连续激光器。然后，采用荧光探测器12对光学晶体10表层缺陷荧光进行宽场荧光成像操作可以获得光学晶体10表层的荧光缺陷分布情况，标记荧光缺陷位置，在此基础上可以实现对荧光缺陷数目、缺陷荧光强度和缺陷荧光表面占比等参数的统计分析。示例地，荧光探测器12为CCD相机或SCMOS相机。
请参照图6，可选的，本申请实施例的一种可实现的方式中，采用第一荧光激光光源对所述光学晶体表层进行落射照明之前，所述方法还包括：
S123：提供荧光探测器，并根据荧光探测器的成像视场大小将光学晶体的表层划分为多个相互连接的区域。
相应地，采用第一荧光激光光源对光学晶体表层进行落射照明包括：
S124：采用第一荧光激光光源对光学晶体表层的多个区域同时进行落射照明，或者，采用第一荧光激光光源对光学晶体表层的多个区域依次进行落射照明。
相应地，采用荧光探测器对光学晶体表层缺陷荧光进行宽场荧光成像操作，宽场荧光成像操作得到的图像即为第二图像包括：
S125：采用荧光探测器依次对光学晶体表层的多个区域内的表层缺陷荧光进行宽场荧光成像操作，以获取多个荧光图像。
S126：将多个荧光图像处理拼接后得到的图像即为第二图像。
对于光学晶体全局高空间分辨的荧光成像可以结合移动扫描进行，根据荧光探测器成像视场大小确定每幅图像之间的扫描移动距离，以获得样品表面各个区域的荧光图像，经过图像处理拼接，可以获得第二图像。
可以理解，若第一荧光激光光源对光学晶体表层的多个区域依次进行落射照明，则该落射照明操作应与宽场荧光成像操作对应，也即是，第一荧光激光光源照射的区域和荧光探测器进行宽场荧光成像操作区域应相同。
请参照图7，可选的，本申请实施例的一种可实现的方式中，对关注缺陷进行单点荧光检测，以获取荧光缺陷特征图，荧光缺陷特征图包含关注缺陷的荧光缺陷特征之后，方法还包括：
S800：获取关注缺陷的荧光光谱和荧光寿命曲线。
除了通过单点荧光检测获得荧光缺陷特征(如缺陷荧光强度)之外，针对特定的关注缺陷，还需要结合荧光光谱和荧光寿命曲线对其发光本质进一步阐释，以进一步明确关注缺陷的物理本质，对关注缺陷的荧光响应特性进行更为全面的分析。荧光光谱反映了关注缺陷受激之后的激发态的退激发跃迁过程，通过对荧光光谱的发光强度、发光峰位、光谱形态进行分析，获得关注缺陷激发态的能级信息，进一步明确晶体元件表层关注缺陷的来源和本质。在获得荧光寿命曲线之后，对关注缺陷的荧光寿命进行拟合，获得其荧光寿命分布规律，分析快荧光和慢荧光占比比重。
请参照图8，可选的，本申请实施例的一种可实现的方式中，获取所述关注缺陷的荧光光谱包括：
S810：采用第二荧光激光光源在所述关注缺陷处激发缺陷荧光，所述缺陷荧光聚焦后经光纤导入光栅光谱仪，所述光栅光谱仪将所述缺陷荧光投射到探测器上，以获取所述关注缺陷的荧光光谱。
请结合参照图9，示例地，采用共聚焦显微荧光光谱的检测方法，将第二荧光激光光源13发出的激光聚焦到光学晶体10表层的关注缺陷处激发缺陷荧光，将共聚焦光路中透过针孔14收集的荧光信号聚焦引入光纤15，再传导入光栅光谱仪16狭缝，利用光栅将不同波长信号在空间展开投射到第一探测器17(如线阵探测器或面阵探测器)上，便可以获得关注缺陷微区的荧光光谱。
请再次参照图8，可选的，本申请实施例的一种可实现的方式中，获取所述关注缺陷的荧光寿命曲线包括：
S820：采用第三荧光激光光源在所述关注缺陷处激发缺陷荧光，以产生不超过一个的荧光光子。
S830：采用光电倍增管对所述荧光光子进行脉冲检测并进行光子计数，以获取所述关注缺陷的荧光寿命曲线。
缺陷诱导损伤本质上是缺陷吸收激光能量之后达到一定温度产生的点爆炸行为，在激光脉冲辐照过程中，缺陷吸收的激光能量必须产生很大程度的非辐射跃迁才会导致温度迅速上升，表现出的缺陷荧光寿命较快，因此快荧光寿命检测对于损伤相关研究具有重要意义。
请结合参照图10，荧光寿命采用时间相关单光子计数设备18(TCSPC)进行测量。在进行荧光寿命测试时，第三荧光激光光源19可选择重频的超短脉冲激光(通常采用皮秒二极管激光)，经分光显微系统20照射在光学晶体10上，激发产生的荧光光子可采用第二探测器(光电倍增管)进行脉冲检测，示例地，第二探测器包括快荧光探测器21和慢荧光探测器22。在测试过程中调节激发光强确保每个脉冲激发过程中产生不超过一个荧光光子。当PMT检测到荧光光子脉冲时，在相应的时间通道进行光子计数，经过重复周期测量，即可重构出荧光寿命曲线。通过合理的参数选择，TCSPC荧光寿命检测可以达到皮秒时间尺度的时间分辨率。
请结合参照图9，为了实现关注缺陷的微区测量，可将光纤15收集到的荧光信号通过滤光片23选择波长之后导入PMT进行光子检测，获得不同发光波长对应的荧光寿命特性。
请参照图11，可选的，本申请实施例的一种可实现的方式中，对光学晶体上对应关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取损伤性能测试数据包括：
S410：对光学晶体上对应关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取缺陷损伤阈值和损伤密度参数。
相应地，对荧光缺陷特征和损伤性能测试数据进行关联计算，得到荧光缺陷特征与损伤性能之间的关联关系包括：
S510：对荧光缺陷特征、缺陷损伤阈值和损伤密度参数进行关联计算，得到荧光缺陷特征与缺陷损伤阈值之间、荧光缺陷特征与损伤密度参数之间的关联关系。
构建荧光缺陷特征与缺陷损伤阈值之间、荧光缺陷特征与损伤密度参数之间的关联关系，从而通过修复荧光缺陷特征，改变光学晶体的缺陷损伤阈值和损伤密度参数。
请参照图12，可选的，本申请实施例的一种可实现的方式中，对光学晶体上对应关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取缺陷损伤阈值和损伤密度参数包括：
S411：采用标准激光诱导损伤测试方法，开展激光辐照下光学晶体表层缺陷的原位损伤阈值测试，获取光学晶体表面的缺陷损伤阈值。
S412：采用光学晶体表面栅格扫描损伤密度测试方法，获取光学晶体表面的损伤密度参数。
标准激光诱导损伤测试方法和光学晶体表面栅格扫描损伤密度测试方法为现有技术，本实施例在此不作赘述。
于一实施例中，上述光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法的评价流程图如图13所示。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，其特征在于，包括：
对光学晶体的表层进行全局缺陷扫描，以获取全局缺陷分布图；
根据所述全局缺陷分布图确定关注缺陷的位置；
对所述关注缺陷进行单点荧光检测，以获取荧光缺陷特征图，所述荧光缺陷特征图包含所述关注缺陷的荧光缺陷特征；
对所述光学晶体上对应所述关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取损伤性能测试数据；
对所述荧光缺陷特征和所述损伤性能测试数据进行关联计算，得到所述荧光缺陷特征与所述损伤性能之间的关联关系。
2.如权利要求1所述的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，其特征在于，所述对所述荧光缺陷特征和所述损伤性能测试数据进行关联计算，得到所述荧光缺陷特征与所述损伤性能之间的关联关系之后，所述方法还包括：
对所述光学晶体表面的所述关注缺陷进行修复；
对修复后的所述光学晶体进行损伤性能测试，以对所述关注缺陷的修复效果进行检验。
3.如权利要求1所述的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，其特征在于，所述对光学晶体的表层进行全局缺陷扫描，以获取全局缺陷分布图包括：
采用明暗场成像对光学晶体表层进行扫描，以获取所述光学晶体表层的第一图像，所述第一图像包含了所述光学晶体表层的明显缺陷；
采用快速荧光成像对所述光学晶体表层进行扫描，以获取所述光学晶体表层的第二图像，所述第二图像包含了所述光学晶体表层的痕量微缺陷；
将所述第一图像和所述第二图像处理拼接以获得所述光学晶体表层的全局缺陷分布图。
4.如权利要求1所述的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，其特征在于，所述对所述关注缺陷进行单点荧光检测，以获取荧光缺陷特征图，所述荧光缺陷特征图包含所述关注缺陷的荧光缺陷特征之后，所述方法还包括：
获取所述关注缺陷的荧光光谱和荧光寿命曲线。
5.如权利要求1所述的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，其特征在于，所述对所述光学晶体上对应所述关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取损伤性能测试数据包括：
对所述光学晶体上对应所述关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取缺陷损伤阈值和损伤密度参数；
相应地，所述对所述荧光缺陷特征和所述损伤性能测试数据进行关联计算，得到所述荧光缺陷特征与所述损伤性能之间的关联关系包括：
对所述荧光缺陷特征、所述缺陷损伤阈值和所述损伤密度参数进行关联计算，得到所述荧光缺陷特征与所述缺陷损伤阈值之间、所述荧光缺陷特征与所述损伤密度参数之间的关联关系。
6.如权利要求3所述的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，其特征在于，所述采用快速荧光成像对所述光学晶体表层进行扫描，以获取所述光学晶体表层的第二图像，所述第二图像包含了所述光学晶体表层的痕量微缺陷包括：
采用第一荧光激光光源对所述光学晶体表层进行落射照明；
采用荧光探测器对所述光学晶体表层缺陷荧光进行宽场荧光成像操作，所述宽场荧光成像操作得到的图像即为第二图像。
7.如权利要求4所述的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，其特征在于，所述获取所述关注缺陷的荧光光谱包括：
采用第二荧光激光光源在所述关注缺陷处激发缺陷荧光，所述缺陷荧光聚焦后经光纤导入光栅光谱仪，所述光栅光谱仪将所述缺陷荧光投射到探测器上，以获取所述关注缺陷的荧光光谱。
8.如权利要求4所述的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，其特征在于，所述获取所述关注缺陷的荧光寿命曲线包括：
采用第三荧光激光光源在所述关注缺陷处激发缺陷荧光，以产生不超过一个的荧光光子；
采用光电倍增管对所述荧光光子进行脉冲检测并进行光子计数，以获取所述关注缺陷的荧光寿命曲线。
9.如权利要求5所述的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，其特征在于，所述对所述光学晶体上对应所述关注缺陷的位置处进行损伤性能测试，以获取缺陷损伤阈值和损伤密度参数包括：
采用标准激光诱导损伤测试方法，开展激光辐照下所述光学晶体表层缺陷的原位损伤阈值测试，获取所述光学晶体表面的缺陷损伤阈值；
采用光学晶体表面栅格扫描损伤密度测试方法，获取所述光学晶体表面的损伤密度参数。
10.如权利要求6所述的光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法，其特征在于，所述采用第一荧光激光光源对所述光学晶体表层进行落射照明之前，所述方法还包括：
提供荧光探测器，并根据所述荧光探测器的成像视场大小将所述光学晶体的表面划分为多个相互连接的区域；
相应地，所述采用第一荧光激光光源对所述光学晶体表层进行落射照明包括：
采用第一荧光激光光源对所述光学晶体表层的多个区域同时进行落射照明，或者，采用第一荧光激光光源对所述光学晶体表层的多个区域依次进行落射照明；
相应地，所述采用荧光探测器对所述光学晶体表层缺陷荧光进行宽场荧光成像操作，所述宽场荧光成像操作得到的图像即为第二图像包括：
采用所述荧光探测器依次对所述光学晶体表层的多个区域内的表层缺陷荧光进行宽场荧光成像操作，以获取多个荧光图像；
将多个荧光图像处理拼接后得到的图像即为第二图像。
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|---|---|---|---|
| CN202310829284.4A CN117470814A (zh) | 2023-07-06 | 2023-07-06 | 一种光学晶体表层物理结构缺陷的评价方法 |
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|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH02268254A (ja) * | 1989-04-07 | 1990-11-01 | Hamamatsu Photonics Kk | 螢光特性検査装置 |
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| CN111458312A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-07-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种软脆光学晶体加工表层微区荧光性缺陷检测光学系统 |
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-
2023
- 2023-07-06 CN CN202310829284.4A patent/CN117470814A/zh active Pending
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