(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211254039.7 (22)申请日 2022.10.13 (71)申请人 齐鲁中科光物理与工程 技术研究院 地址 250000 山东省济南市高新区科创路 1001号华昱大厦5层5 03房间 (72)发明人 张佳瑞　李英　曾祥飞　赵梅　 (74)专利代理 机构 青岛高晓专利事务所(普通 合伙) 37104 专利代理师 步丽丽 (51)Int.Cl. G01N 21/88(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种光学元件表面缺陷类型及形状的检测 方法及检测系统 (57)摘要 本发明涉及激光光学器件损伤检测技术领 域， 具体地涉及一种光学元件表 面缺陷类型及形 状的检测方法及检测系统， 包括： 建立仿真模型 样本库， 所述仿真模型样本库包括各种形状的缺 陷模型、 缺陷附近电磁场分布以及缺陷光强分 布； 搭建超光滑表面缺陷检测系统， 对超光滑元 件表面缺陷检测； 基于电场分布特征的三维尺度 逆向识别。 本发 明能够解决检测系统中无法直接 测缺陷深度宽度等三维尺度的问题， 通过检测得 到光强值， 可 以反向得到缺陷的具体形状； 本发 明是先通过仿真各种形状的缺陷， 构建仿真模型 库， 得到各种形状缺陷附近的光场分布； 能够得 到具体的到缺陷的长、 宽、 深度等具体尺度数值， 操作简便， 检测高效。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 115479951 A 2022.12.16 CN 115479951 A 1.一种光学 元件表面 缺陷类型及形状的检测方法， 其特 征在于： 包括： 步骤1： 建立仿真模型样本库， 所述仿真模型样本库包括各种形状的缺陷模型、 缺陷附 近电磁场分布以及缺陷光强分布； 步骤2： 搭建超光滑 表面缺陷检测系统， 对 超光滑元件表面 缺陷检测； 步骤3： 基于电场分布特 征的三维尺度逆向识别。 2.根据权利要求1所述的光学元件表面缺陷类型及形状的检测方法， 其特征在于： 步骤 1中， 所述仿真模型库建立方法步骤如下： 1‑1、 通过FDTD仿真模拟软件创建各种形状的缺陷模型； 1‑2、 通过仿真软件FDTD对各种形状的缺陷进行模拟， 获得电磁场分布； 1‑3、 基于仿真软件FDTD得到缺陷附近的光场分布特 征； 1‑4、 利用光场分布特 征以及光强最大值、 光强随深度变化建立特 征模型； 1‑5、 通过特征模型建立仿真模型库。 3.根据权利要求1所述的光学元件表面缺陷类型及形状的检测方法， 其特征在于： 步骤 2中， 搭建超光滑 表面缺陷检测系统的方法步骤如下： 2‑1.搭建检测系统； 2‑2.超光滑 表面散射成像， 光纤耦合 光谱仪检测光场变化； 2‑3.提取光谱仪得到的场强分布， 提取场强最大值、 光强分布特点。 4.根据权利要求1所述的光学元件表面缺陷类型及形状的检测方法， 其特征在于： 步骤 3中， 电场分布特 征的三维尺度逆向识别的方法步骤如下： 3 ‑1.建立同类型划痕评价 函数； 3‑2.创建搜索程序并直接获得模型库中场强分布； 3‑3.判断仿真划痕与实际测量划痕光强是否一 致。 5.根据权利要求4所述的光学元件表面缺陷类型及形状的检测方法， 其特征在于： 步骤 3‑1中， 建立同类型划痕评价 函数， 具体如下： 在实验中， 通过搭建光路， 使入射光在超光滑表面缺陷处散射， 光纤收集缺陷处 的散射 光， 光纤耦合 光谱仪， 将收集到的散射 光汇入光谱仪中， 得到光场强度分布； 提取光场分布 的特征， 并提取光强最大值； 实验得到缺陷处光强分布特征以及光强最 大值与仿真库中的模型进行比较， 当仿真库中的模型与实际测得 的模型基本一致， 即可采 用仿真模型的三维尺度信息作为实际缺陷的尺度信息 。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的光学元件表面缺陷类型及形状的检测方法， 其特征 在于： 用于实现所述检测方法的光学元件表面缺陷类型及形状的检测系统， 包括依 次设置 的激光器、 分光镜一、 凸透镜一、 凹透镜、 分光镜二、 凸透镜二、 激光超光滑表 面物件、 光纤耦 合器、 光谱仪和电脑终端； 所述 光谱仪还与频 管连接。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115479951 A 2一种光学元件表面缺陷类型及 形状的检测方 法及检测系统 技术领域 [0001]本发明涉及激光光学器件损伤检测技术领域， 具体地涉及一种光学元件表面缺陷 类型及形状的检测方法及检测系统。 背景技术 [0002]近些年， 超光滑表面缺陷成为影响激光损伤阈值的重要因素， 为获得符合要求的 超光滑表面， 检测缺陷并准确指导加工是至关重要的。 光学超光滑表面缺陷诱导损伤的基 础是缺陷对光场的调制 。 尽管国内外研究人员对缺陷进行了大量的调研和研究， 但是如何 精准判断划痕的形状， 以及精准定位划痕的三维尺度信息并没有较为详细的研究。 [0003]激光入射到工件表面会与表面发生相互作用， 出射的散射光偏振发生改变， 因此 搭建检测系统进行划痕检测， 其原理利用了超光滑表面缺陷对入射光进行调制， 从而产生 散射光。 光通过光纤进入光谱仪， 监测光场强度变化。 目前亚表面缺陷检测只能完成亚微米 级别的二维信息检测。 但是缺陷的三 维信息无法直接准确测得， 且缺陷的长度、 宽度等信息 都需要定量检测。 发明内容 [0004]本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点， 提出设计一种光学元件表面缺陷类 型及形状的检测方法及检测系统， 能够快速准确测得超光滑光学元件表面缺陷三 维尺度信 息， 并能准确判断缺陷形状。 [0005]本发明解决其 技术问题所采取的技 术方案是： [0006]一种光学 元件表面 缺陷类型及形状的检测系统， 包括： [0007]步骤1： 建立仿真模型样本库， 所述仿真模型样本库包括各种形状的缺陷模型、 缺 陷附近电磁场分布以及缺陷光强分布； [0008]步骤2： 搭建超光滑 表面缺陷检测系统， 对 超光滑元件表面 缺陷检测； [0009]步骤3： 基于电场分布特 征的三维尺度逆向识别。 [0010]进一步的， 步骤1中， 所述仿真模型库建立方法步骤如下： [0011]1‑1、 通过FDTD仿真模拟软件创建各种形状的缺陷模型； [0012]1‑2、 通过仿真软件FDTD对各种形状的缺陷进行模拟， 获得电磁场分布； [0013]1‑3、 基于仿真软件FDTD得到缺陷附近的光场分布特 征； [0014]1‑4、 利用光场分布特 征以及光强最大值、 光强随深度变化 等建立特 征模型； [0015]1‑5、 通过特征模型建立仿真模型库。 [0016]进一步的， 步骤2中， 搭建超光滑 表面缺陷检测系统的方法步骤如下： [0017]2‑1.搭建检测系统； [0018]2‑2.超光滑 表面散射成像， 光纤耦合 光谱仪检测光场变化； [0019]2‑3.提取光谱仪得到的场强分布， 提取场强最大值、 光强分布特点 等。 [0020]进一步的， 步骤3中， 电场分布特 征的三维尺度逆向识别的方法步骤如下：说　明　书 1/4 页 3 CN 115479951 A 3