由于超光滑光學(xué)元件自身用途的廣泛性及特殊性,一直以來(lái)對(duì)其表面的精度有著極高的要求,因此對(duì)超光滑光學(xué)元件表面的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究具有十分重要的意義。本文研究設(shè)計(jì)了一款針對(duì)超光滑元件表面由缺陷引起的散射信號(hào)的檢測(cè)裝置,用于檢測(cè)超光滑元件表面質(zhì)量等相關(guān)信息。本文基于雙向反射分布函數(shù)及角分辨散射理論,利用微弱光信號(hào)檢測(cè)技術(shù),以提取微弱散射信號(hào)為目標(biāo),完成了微弱散射信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用He-Ne激光器作為入射光源,利用PMT光電倍增管采集散射信號(hào),設(shè)計(jì)了信號(hào)處理電路,包括電流-電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換、電壓信號(hào)的放大及濾波、相敏檢波及數(shù)字信號(hào)電路處理等電路模塊,可對(duì)空間單點(diǎn)微弱散射信號(hào)檢測(cè)及處理。軟件部分主要采用累計(jì)平均算法,多次重復(fù)計(jì)算求取信號(hào)值平均值,濾出噪聲,提高信號(hào)的信噪比,并實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。最后對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的硬件電路及分析軟件進(jìn)行了調(diào)試測(cè)試,并搭建測(cè)試系統(tǒng),進(jìn)行了散射信號(hào)的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等。本文所設(shè)計(jì)的檢測(cè)裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)n A級(jí)弱散射信號(hào)在低頻下的高精度、高信噪比檢測(cè),測(cè)試結(jié)果顯示多角度下重復(fù)測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)差最大為0.0801V,信號(hào)幅值的波動(dòng)范圍較小,因此該測(cè)量系統(tǒng)具有良好的檢測(cè)效果。
【學(xué)位單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TH74
【部分圖文】：

于使用的特殊型，因此對(duì)該元件的加工及表面缺陷引起的散射檢測(cè)等相多。早在上世紀(jì)七十年代，美國(guó)科學(xué)家 Nicodemus 等[7-8]人首次提出雙BRDF），并對(duì)材料表面產(chǎn)生的散射光及反射光之間的關(guān)系特性進(jìn)行了現(xiàn)光學(xué)元件表面雜散光的分析提供了巨大的貢獻(xiàn)。紀(jì) 80 年代，William Lee 等[9]人以限定視角的方法對(duì) BRDF 模型中產(chǎn)生，Leo Davis 等[10]人再此基礎(chǔ)上推出了一款由光源、樣品臺(tái)、轉(zhuǎn)角系統(tǒng)統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組合而成的散射光分析儀，第一次將對(duì)雜散光的測(cè)的實(shí)踐意義。Wriston、Froechtenigt 等[11]將光學(xué)元件放入真空環(huán)境下，利用處在特殊對(duì)光學(xué)元件表面的粗超度進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)顯示測(cè)量精度并不是很高，特殊，無(wú)法在工業(yè)檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)，處于探索階段；隨后 G.S.Lodha,V.E.a此基礎(chǔ)上改進(jìn)了 X 射線波段下的檢測(cè)裝置，通過(guò)對(duì)光學(xué)表面由 X 光引進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究，成功的實(shí)現(xiàn)了超光滑元件表面的定量分析。圖 1.1 為

圖 1.2 激光散射儀 Drewe 啟發(fā)，利用雙探測(cè)器以一定的探互相關(guān)法[16]。 Satoshi[17]和其他幾個(gè)人設(shè)計(jì)了一款針對(duì)地是利用 CCD 及光譜輻射測(cè)量計(jì)來(lái)進(jìn)行檢機(jī)及激光器，又設(shè)計(jì)出一種裝置簡(jiǎn)單的測(cè)的降低了成本�？萍嫉难该桶l(fā)展，Martin F、Xavier Colo反射區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，降低反射率，成功夫瑯禾費(fèi)實(shí)驗(yàn)室研制出的諸如 ALBATR 等儀器，均為目前最先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器[19]。件的使用較晚，但隨著我國(guó)航空航天、載

(/)(,)(,)2WmdAdEiiiiiiφθφθ φ= rdL 、idE 均代表無(wú)窮小的量，在實(shí)際中，若想得到 BRDF 的無(wú)窮小的視場(chǎng)角，但現(xiàn)有的儀器無(wú)法滿足這一要求，因而利法得到 BRDF 分布。而且目前的探測(cè)器，其所對(duì)應(yīng)的視角都時(shí)，探測(cè)器得到的數(shù)值往往為某一空間立體角內(nèi) BRDF 的平示為[31]：(,;)(,;,;)(,;,;)θφλθφθφλθφθφλiiiriirrriirrELf ≈ 為任意大于零的數(shù)值，其值的大小與材料表面的粗糙度、入長(zhǎng)等因素有關(guān)。圖 2.2 為在亞表面缺陷下，對(duì)某一結(jié)構(gòu)體的不布圖，其中選擇的光學(xué)元件折射率為 1.52，缺陷半徑為 3nm，折射率為 1.0。

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本文編號(hào)：2813108