基于线光源扫描的光学元件内部疵病检测

摘要

ICF激光驱动器中用到成千上万各种口径的光学元件，如果这些光学元件存在气泡、杂质等内部疵病时，会严重影响光学系统的性能，甚至会损坏光学元件，造成不可估量的损失。因此，研究一种能够自动检测光学元件内部疵病的方法，具有重要的意义。
　　本课题正是在这样的背景下提出来的，在分析了传统方法检测效率低、检测样品口径有限、易漏检等不足之后，根据米氏散射理论，利用Matlab软件进行了单粒子散射光强度分布的仿真，根据仿真结果提出了几种内部疵病检测的可能方案。在分析上述方案利弊的基础上，提出了一种基于扫描的光学元件内部疵病的检测方法。在暗场环境下，利用线光源对待测玻璃侧面进行照射，利用高分辨率CCD相机从待测玻璃的正面进行拍摄，经过图像拼接得到全口径的疵病图像，提出了精扫描的方法得到疵病精确的z坐标，最后获取待测玻璃内部疵病的空间分布、粒度统计等定量分析结果。
　　为了验证本方法的可靠性，将实验结果与显微镜测量的结果进行对比，结果表明本文提出的基于扫描的光学元件内部疵病检测方法得到的玻璃厚度方向的坐标值与显微镜结果的相对偏差小于2％，充分说明了本方法的准确性和可靠性，通过该方法可以实现内部疵病的空间定位和粒度统计，最后对疵病尺度特征的研究提出了展望。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 ICF驱动器

1．1．2 光学元件疵病的种类及危害

1．2 国内外研究现状

1．2．1 表面疵病检测技术

1．2．2 内部疵病检测方法

1．3 本论文主要研究内容

2 光散射理论

2．1 概述

2．2 米氏散射理论

2．2．1 单粒子的米氏散射理论

2．2．2 米氏散射理论的数值计算

2．2．3 米氏散射理论的近似

2．3 单个颗粒散射光强分布仿真

2．4 本章小结

3 基于扫描的光学元件内部疵病检测系统设计

3．1 内部疵病检测方案设计

3．2 检测系统硬件设计

3．2．1 光源

3．2．2 CCD相机

3．2．3 位移平台

3．2．4 待测样品

3．3 本章小结

4 基于扫描的光学元件内部疵病检测过程

4．1 检测过程

4．2 子孔径拼接

4．3 疵病坐标处理

4．3．1 二维坐标

4．3．2 z坐标

4．4 本章小结

5 实验数据与结果分析

5．1 实验数据

5．2 与显微镜测量结果对比

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 展望

参考文献

作者简历及在学期间所取得的科研成果