慣性約束聚變（Inertial confinementfusion,ICF）系統(tǒng)中存在大量不同口徑的光學(xué)元件,這些元件承受三倍頻激光通量,最容易發(fā)生激光損傷,導(dǎo)致激光系統(tǒng)的輸出能力受限。而光學(xué)元件是否會(huì)發(fā)生激光損傷與元件的亞表面缺陷息息相關(guān),在本文所研制的光學(xué)元件亞表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)中,需要進(jìn)行精密的調(diào)平與對(duì)焦工作,這部分工作如果完全依賴于人工,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。待檢測(cè)光學(xué)元件口徑不斷變大,數(shù)量不斷增多,對(duì)缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化提出了更高的要求。因此,有必要開展針對(duì)本文所研制的光學(xué)元件亞表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)平與對(duì)焦研究。本文的主要內(nèi)容如下:介紹了本文所研制的光學(xué)元件亞表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)原理與光路結(jié)構(gòu),搭建了基于現(xiàn)有缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的調(diào)平、對(duì)焦硬件系統(tǒng),編寫了實(shí)現(xiàn)調(diào)平、對(duì)焦自動(dòng)化的軟件模塊。在自動(dòng)調(diào)平方面,結(jié)合手動(dòng)調(diào)平的方法與原理,提出了基于激光位移傳感器的三點(diǎn)測(cè)距自動(dòng)調(diào)平算法。根據(jù)被測(cè)樣品口徑的不同,設(shè)計(jì)不同的調(diào)平方案。將大口徑光學(xué)元件調(diào)平時(shí)長(zhǎng)從人工的四十分鐘縮短到機(jī)器自動(dòng)化的一分鐘以內(nèi)。在自動(dòng)對(duì)焦方面,介紹了現(xiàn)有的多種自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)。根據(jù)本文所研制的缺陷檢測(cè)系統(tǒng)中光學(xué)元件特有的成像特點(diǎn)... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１光學(xué)元件表面缺陷（ａ）劃痕（ｂ）麻點(diǎn)（ｃ）擦痕（ｄ）破邊??為開展針對(duì)熔石英光學(xué)元件精密拋光后可能殘余的亞表面破碎、污染性缺陷??

?浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文???２．全內(nèi)反射法??全內(nèi)反射法利用光的全反射原理，如圖１．２所示，激光器發(fā)出的光經(jīng)過反射??鏡偏轉(zhuǎn)后，通過棱鏡耦合進(jìn)入樣品內(nèi)部，棱鏡與樣品之間涂有折射率相近的液體??〖ＩＧ］。通過調(diào)節(jié)激光角度，使得入射角大于全反射角，此時(shí)沒有光線進(jìn)入顯微鏡中。??當(dāng)樣品亞表面出現(xiàn)缺陷時(shí)，缺陷散射的光會(huì)被顯微鏡收集并成像，因此顯微鏡得??到的圖像是暗場(chǎng)圖像。偏振片可以產(chǎn)生偏振光，提高缺陷的對(duì)比度。全內(nèi)反射法??具備深度方向探測(cè)的能力，然而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要棱鏡，無法進(jìn)行大口徑??缺陷檢測(cè)。??ｃｃ〇ｒｈ＼??偏振片＝?射鏡電腦??ｙ／?直角棱鏡＼??圖１．２全內(nèi)反射法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)??３．激光散射顯微技術(shù)??激光散射顯微技術(shù)使用激光作為照明光源，配合顯微鏡與圖像傳感器進(jìn)行暗??場(chǎng)顯微成像，當(dāng)待檢測(cè)元件存在損傷結(jié)構(gòu)時(shí)，暗場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)明亮的像。激光散射??顯微技術(shù)成像速度快、分辨率高�；跓晒馍⑸涑上竦募す馍⑸滹@微技術(shù)可以準(zhǔn)??確區(qū)分表面缺陷和亞表面缺陷。??綜上，光學(xué)元件的亞表面缺陷檢測(cè)目前正向著高精度、大口徑、三維檢測(cè)方??向發(fā)展，而檢測(cè)的難點(diǎn)主要集中在如何排除光學(xué)元件表面缺陷的干擾。??１．２．２自動(dòng)調(diào)平國內(nèi)夕卜研究現(xiàn)狀??目前，對(duì)缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)平方法研究較少，本節(jié)主要介紹其他相關(guān)儀??器的調(diào)平方法、原理以及應(yīng)用場(chǎng)景。現(xiàn)有的自動(dòng)調(diào)平技術(shù)包括基于水平儀或傾角??傳感器的調(diào)平方法、基于逐場(chǎng)調(diào)焦的調(diào)平方法、基于線掃描的調(diào)平方法、基于多??點(diǎn)測(cè)距的調(diào)平方法等。??６??

安裝產(chǎn)生的誤差也會(huì)嚴(yán)重影響調(diào)平精度。另??一方面，如果傾角傳感器安裝在樣品的固定支架上，由于樣品豎直放置，傳感器??無法采集樣品繞豎直軸的旋轉(zhuǎn)角，同樣無法完成調(diào)平工作。??基于逐場(chǎng)調(diào)焦的調(diào)平方法通過測(cè)量鏡頭到樣品的距離，在拍攝毎個(gè)子孔徑圖??像之前進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦和調(diào)平，保證樣品不會(huì)脫焦，不需要對(duì)樣品整體進(jìn)行調(diào)平。??這種方法適合焦深范圍極小，樣品面形影響較大的情況，主要應(yīng)用在投影光刻機(jī)??中。測(cè)距手段有多種方式，包括三角法、共聚焦法、干涉法、疊柵條紋法等｜｜４１。??以共焦法為例，如圖１．３所示，光源發(fā)出的光經(jīng)過狹縫陣列后斜投影到硅片表面，??形成一片測(cè)量光斑，之后通過透鏡成像到對(duì)應(yīng)的探測(cè)狹縫陣列上。當(dāng)硅片發(fā)生上??下移動(dòng)時(shí)，陣列型探測(cè)器探測(cè)到的光強(qiáng)會(huì)發(fā)生變化，據(jù)此可以計(jì)算出硅片上光斑??的高度。平行平板可以微調(diào)狹縫像的位置，使測(cè)量基準(zhǔn)平面與物鏡的焦平面重合。??平行平板??光ｉｆｆ?｜?■探測(cè)器??｜｜??Ｊ禾測(cè)??狹縫??＾?投影物鏡?陣列??陣列ａ?ＬＺＪ?ｉｎ??圖１．３共焦法原理圖??逐場(chǎng)調(diào)焦的調(diào)平技術(shù)主要用于解決投影光刻機(jī)中的極小焦深（對(duì)于分辨率為??ｌＯＯｎｍ的光刻機(jī)鏡頭，焦深為４００ｎｍ左右）問題，調(diào)平精度小于ｌＯＯｎｍ。以此??為代價(jià)的是，調(diào)平系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大。對(duì)于缺陷檢測(cè)系統(tǒng)來說，這種方??７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]光學(xué)元件亞表面損傷深度的無損熒光檢測(cè)方法[J]. 侯晶,王洪祥,王儲(chǔ),王景賀,朱本溫.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(07)
[2]基于線陣CCD的多表面焦點(diǎn)偏移測(cè)量[J]. 簡(jiǎn)俊明,文剛,朱茜,金鑫,楊光,楊西斌,李輝,武曉東.  激光與紅外. 2018(04)
[3]基于多光譜技術(shù)的光學(xué)元件表面疵病檢測(cè)[J]. 羅茂,步揚(yáng),徐靜浩,王向朝.  中國激光. 2017(01)
[4]一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的自動(dòng)對(duì)焦算法[J]. 賈海彥,趙山山,張紅民.  微型機(jī)與應(yīng)用. 2016(10)
[5]基于PSD的顯微鏡硬件自動(dòng)聚焦系統(tǒng)研究[J]. 楊宇,趙宇,楊明,孟傳瑞.  機(jī)電工程. 2016(01)
[6]基于數(shù)字圖像處理的自動(dòng)對(duì)焦算法的比較與分析[J]. 李全勇,李亨.  電腦知識(shí)與技術(shù). 2013(35)
[7]高功率激光驅(qū)動(dòng)器終端光學(xué)組件研究現(xiàn)狀[J]. 李富全,韓偉,王芳,張小民,魏曉峰,馮斌,向勇,賈懷庭,李恪宇.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2013(06)
[8]激光位移傳感器測(cè)量原理及應(yīng)用研究展望[J]. 馬自軍,楊雙蓮.  甘肅科技. 2012(02)
[9]大范圍掃描原子力顯微鏡自動(dòng)調(diào)平控制技術(shù)[J]. 陳代謝,殷伯華,林云生,初明璋,韓立.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2011(01)
[10]基于圖像處理的航空成像設(shè)備自動(dòng)調(diào)焦設(shè)計(jì)[J]. 趙志彬,劉晶紅.  液晶與顯示. 2010(06)

博士論文
[1]基于圖像處理的自動(dòng)檢焦技術(shù)在航空相機(jī)中的應(yīng)用研究[D]. 孟繁浩.中國科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2016

碩士論文
[1]用于自動(dòng)對(duì)焦的圖像清晰度評(píng)價(jià)方法的研究[D]. 張麗.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所) 2016
[2]基于圖像處理的自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)[D]. 張晶.中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所) 2016
[3]基于全內(nèi)反射法測(cè)量亞表面損傷深度位置的研究[D]. 王華林.南京理工大學(xué) 2016
[4]表面缺陷檢測(cè)中姿態(tài)自動(dòng)化調(diào)整及圖像校準(zhǔn)技術(shù)研究[D]. 嚴(yán)路.浙江大學(xué) 2015
[5]高靈敏度自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 余炎.武漢理工大學(xué) 2014
[6]可見光相機(jī)調(diào)光調(diào)焦圖像處理算法研究[D]. 黃輝.中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所） 2014
[7]基于頻譜分析法的顯微鏡自動(dòng)對(duì)焦方法的研究[D]. 趙航.浙江大學(xué) 2014
[8]基于圖像的光測(cè)成像系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)焦方法研究[D]. 耿道鵬.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[9]基于機(jī)器視覺的光刻機(jī)調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)[D]. 尹作海.華中科技大學(xué) 2007
[10]硅片調(diào)焦調(diào)平測(cè)量系統(tǒng)性能測(cè)試方法研究[D]. 金小兵.華中科技大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3242094