一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法技术

一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法，涉及光学晶体检测技术领域，本发明专利技术通过XRD仿真衍射技术可以建立起某种单一缺陷类型与衍射谱摇摆曲线变化特征规律的映射关系，从而解决实际加工过程中多种缺陷相互耦合，无法对某种缺陷特征进行单独解析的难题。本发明专利技术在XRD仿真衍射过程中可以任意设置缺陷类型与数目，也可以任意设置各种缺陷的空间与数量，从而解析出具有复杂耦合特征的光学晶体加工亚表面损伤缺陷的结构特征。采用本发明专利技术方法可以针对性地、准确地解析光学晶体实际加工后亚表面存在的缺陷类型。本发明专利技术在XRD仿真衍射过程中可以通过分析一段衍射时长内缺陷体系多组XRD仿真衍射谱的衍射信息，来对缺陷的动态演变过程进行研究。

【技术实现步骤摘要】
一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法
本专利技术涉及光学晶体检测
，具体为一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法。
技术介绍
光学晶体具有倍频效应、光电效应、压电效应、易于实现相位匹配、透光波段较宽或光学均匀性优良等特点，在信息通讯、航空航天和武器装备等尖端科学
发挥着十分重要的作用。光学晶体在应用领域中需要保持极高的面形精度，需要高表面完整性加工。然而光学晶体在精密/超精密加工过后不可避免地形成不同程度的表面/亚表面损伤，严重地影响光学晶体器件的使用性能和使用寿命。对光学晶体超精密加工中形成的亚表面损伤进行无损检测与评价是目前光学器件超精密加工领域的难点与热点。人们提出了一种利用X射线衍射技术(XRD)中共面掠入射X衍射的方式(GIXD)来对光学晶体在超精密加工后不同亚表面损伤形式(如位错、高压相变、晶格扭转与压缩/拉伸变形、非晶等)进行全面检测和评价的方法，通过对样品的衍射谱摇摆曲线进行分析，来解析出样品亚表面存在的缺陷类型。但是在实际样品检测过程中，得到的样品衍射谱往往包含耦合缺陷类型的信息，由于不同缺陷类型与衍射谱变化特征规律的关系并不清楚，因此想要从耦合缺陷中准确解析出具体的缺陷类型较为困难。此外，实际加工光学晶体并在亚表面结构中只产生某种特定的缺陷类型，然后对其进行检测得出特定的缺陷类型与衍射谱变化特征规律的关系很难实现。如何建立光学晶体在超精密加工后亚表面存在的某种缺陷类型与衍射谱变化特征规律的关系是目前该领域所面临的主要难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对现有技术不能从耦合缺陷中准确解析出具体的缺陷类型的问题，提出一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法。本专利技术为了解决上述技术问题采取的技术方案是：一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法，包括以下步骤：步骤一：构建具有明确位向的光学晶体理想体系，然后在光学晶体理想体系中引入随机类型的缺陷，构建具有明确缺陷类型与位向特征的光学晶体缺陷体系；步骤二：将步骤一中光学晶体理想体系和光学晶体缺陷体系进行驰豫；步骤三：对步骤二中驰豫后的光学晶体理想体系和光学晶体缺陷体系进行XRD衍射仿真；步骤四：收集步骤三中光学晶体理想体系和光学晶体缺陷体系进行XRD衍射仿真后的衍射信息，并根据收集到的衍射信息拟合出XRD仿真衍射谱摇摆曲线；步骤五：根据XRD仿真衍射谱摇摆曲线得到XRD仿真衍射谱的变化特征规律；步骤六：在步骤一的基础上，在理想体系中引入不同类型的缺陷，重复步骤二、步骤三、步骤四和步骤五，得到不同类型缺陷体系的XRD仿真衍射谱的变化特征规律；步骤七：将步骤六中XRD仿真衍射谱的变化特征规律与不同类型的缺陷对应，建立相互映射关系，并利用相互映射关系完成光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析。进一步的，所述步骤一中在光学晶体理想体系中引入随机类型的缺陷的具体步骤为：在体系指定区域内对原子进行复制、移位或删除。进一步的，所述XRD衍射仿真的参数包括：衍射角度范围2θ、衍射时长和衍射角度分度值。进一步的，所述衍射角度范围2θ为0～360°进一步的，所述衍射时长为2000步～100000步。进一步的，所述衍射角度分度值为0.1～1°。进一步的，所述步骤五中XRD仿真衍射谱的变化特征规律为：在不同晶面的衍射角度范围内，当不同晶面的衍射强度变化表现为光学晶体缺陷体系与光学晶体理想体系XRD仿真衍射谱线形变化趋势一致，晶面的衍射峰位不移动，则认定为缺陷体系XRD仿真衍射谱衍射强度变化，当不同晶面的衍射强度变化表现为光学晶体缺陷体系与光学晶体理想体系XRD仿真衍射谱线形变化趋势不一致，晶面的衍射峰位移动，则认定为缺陷体系XRD仿真衍射谱衍射峰位变化，变化的晶面衍射峰即为漂移峰。进一步的，所述步骤七中将步骤六中XRD仿真衍射谱的变化特征规律与不同类型的缺陷对应的具体步骤为：当XRD仿真衍射谱出现晶面衍射角度2θ附近近似对称分布的漂移峰现象，则认定为体系内含有该晶面的微裂纹缺陷类型；当XRD仿真衍射谱同时出现多个晶面衍射角度2θ附近杂乱分布的漂移峰，则认定为体系内含有位错缺陷类型。进一步的，所述步骤七中还包括分析光学晶体缺陷动态演变过程的步骤，具体为：在将步骤六中XRD仿真衍射谱的变化特征规律与不同类型的缺陷对应的基础上，增加光学晶体缺陷体系XRD仿真衍射时长，得到一段时间范围内多组XRD仿真衍射谱，通过分析多组XRD仿真衍射谱中不同晶面的衍射信息，得到不同类型缺陷的动态演变过程。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术通过XRD仿真衍射技术可以建立起某种单一缺陷类型与衍射谱摇摆曲线变化特征规律的映射关系，从而解决实际加工过程中多种缺陷相互耦合，无法对某种缺陷特征进行单独解析的难题。2.本专利技术在XRD仿真衍射过程中可以任意设置缺陷类型与数目，也可以任意设置各种缺陷的空间与数量，从而解析出具有复杂耦合特征的光学晶体加工亚表面损伤缺陷的结构特征。采用本专利技术方法可以针对性地、准确地解析光学晶体实际加工后亚表面存在的缺陷类型。3.本专利技术在XRD仿真衍射过程中可以通过分析一段衍射时长内缺陷体系多组XRD仿真衍射谱的衍射信息，来对缺陷的动态演变过程进行研究。附图说明图1为某光学晶体(111)微裂纹体系建模示意图1；图2为某光学晶体(111)微裂纹体系建模示意图2；图3为某光学晶体理想体系与(111)微裂纹缺陷体系整体的XRD仿真衍射结果示意图；图4为某光学晶体理想体系与(111)微裂纹缺陷体系局部的XRD仿真衍射结果示意图1；图5为某光学晶体理想体系与(111)微裂纹缺陷体系局部的XRD仿真衍射结果示意图2；图6为某光学晶体理想体系与(111)微裂纹缺陷体系局部的XRD仿真衍射结果示意图3；图7为某光学晶体理想体系与(111)微裂纹缺陷体系局部的XRD仿真衍射结果示意图4；图8为某光学晶体理想体系与<1-10>{111}刃位错缺陷体系局部的XRD仿真衍射结果示意图1；图9为某光学晶体理想体系与<1-10>{111}刃位错缺陷体系局部的XRD仿真衍射结果示意图2；图10为某光学晶体理想体系与<1-10>{111}刃位错缺陷体系局部的XRD仿真衍射结果示意图3；图11为某光学晶体理想体系与<1-10>{111}刃位错缺陷体系局部的XRD仿真衍射结果示意图4；图12为是<1-10>{111}刃位错缺陷在体系内运动示意图。具体实施方式需要特别说明的是，在不冲突的情况下，本申请公开的各个实施方式之间可以相互组合。具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法，包括步骤一：利用晶体建模软件构建相关光学晶体理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤一：构建具有明确位向的光学晶体理想体系，然后在光学晶体理想体系中引入随机类型的缺陷，构建具有明确缺陷类型与位向特征的光学晶体缺陷体系；/n步骤二：将步骤一中光学晶体理想体系和光学晶体缺陷体系进行驰豫；/n步骤三：对步骤二中驰豫后的光学晶体理想体系和光学晶体缺陷体系进行XRD衍射仿真；/n步骤四：收集步骤三中光学晶体理想体系和光学晶体缺陷体系进行XRD衍射仿真后的衍射信息，并根据收集到的衍射信息拟合出XRD仿真衍射谱摇摆曲线；/n步骤五：根据XRD仿真衍射谱摇摆曲线得到XRD仿真衍射谱的变化特征规律；/n步骤六：在步骤一的基础上，在理想体系中引入不同类型的缺陷，重复步骤二、步骤三、步骤四和步骤五，得到不同类型缺陷体系的XRD仿真衍射谱的变化特征规律；/n步骤七：将步骤六中XRD仿真衍射谱的变化特征规律与不同类型的缺陷对应，建立相互映射关系，并利用相互映射关系完成光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：构建具有明确位向的光学晶体理想体系，然后在光学晶体理想体系中引入随机类型的缺陷，构建具有明确缺陷类型与位向特征的光学晶体缺陷体系；
步骤二：将步骤一中光学晶体理想体系和光学晶体缺陷体系进行驰豫；
步骤三：对步骤二中驰豫后的光学晶体理想体系和光学晶体缺陷体系进行XRD衍射仿真；
步骤四：收集步骤三中光学晶体理想体系和光学晶体缺陷体系进行XRD衍射仿真后的衍射信息，并根据收集到的衍射信息拟合出XRD仿真衍射谱摇摆曲线；
步骤五：根据XRD仿真衍射谱摇摆曲线得到XRD仿真衍射谱的变化特征规律；
步骤六：在步骤一的基础上，在理想体系中引入不同类型的缺陷，重复步骤二、步骤三、步骤四和步骤五，得到不同类型缺陷体系的XRD仿真衍射谱的变化特征规律；
步骤七：将步骤六中XRD仿真衍射谱的变化特征规律与不同类型的缺陷对应，建立相互映射关系，并利用相互映射关系完成光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析。


2.根据权利要求1所述的一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法，其特征在于所述步骤一中在光学晶体理想体系中引入随机类型的缺陷的具体步骤为：
在体系指定区域内对原子进行复制、移位或删除。


3.根据权利要求1所述的一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法，其特征在于所述XRD衍射仿真的参数包括：衍射角度范围2θ、衍射时长和衍射角度分度值。


4.根据权利要求3所述的一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法，其特征在于所述衍射角度范围2θ为0～360°。


5.根据权利要求3所述的一种光学晶体超精密加工亚表面损伤缺陷的解析方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，王琦，李琛，侯宁，吴涛，王勇斐，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23