本发明专利技术公开了一种超光滑表面元件的散射特性测量装置及方法，解决了超光滑表面元件散射特性的检测效率低、系统复杂、易造成元件表面损伤的问题。具体包括光源组件、移频调制单元、积分球、平移台、图像采集单元及数据处理单元；光源组件发射入射光线；移频调制单元将入射光线分成具有固定频率差的第一光束和第二光束；积分球上设有与第一光束对应的第一入射口、与第二光束对应的第二入射口、用于设置待测元件的采样口，以及第一出射口和第二出射口；采样口分别与第一入射口和第一出射口对应；平移台设在积分球的采样口处，用于匀速平移采样口处的待测元件；图像采集单元设置在积分球第二出射口外；数据处理单元与图像采集单元电连接。元电连接。元电连接。
【技术实现步骤摘要】
一种超光滑表面元件的散射特性测量装置及方法
[0001]本专利技术涉及超光滑表面元件的测量，涉及一种超光滑表面元件的散射特性测量装置及方法。
技术介绍
[0002]超光滑表面元件是指表面粗糙度均方根值(RMS)小于1纳米的光学元件，并且对该光学元件的物理结构和表面损伤程度也有严格的要求，即其表面残余应力极小，且具有完整晶格结构、高表面精度、低表面瑕疵和亚表面损伤。
[0003]进入21世纪以来，科学技术高速发展，电子学领域、纳米薄膜技术、光学及其相关技术也迎来了飞速发展，超光滑表面加工技术的地位日益突出，航空航天、高能激光反射镜、激光陀螺、纳米薄膜制备等都对超光滑表面加工技术提出了极高的要求。除了加工技术外，超光滑表面的检测技术同样也是制约该领域发展的重要一环。针对超光滑表面，散射光检测是一种行之有效的方法，但是超光滑表面都是超精密表面，其散射光水平极其微弱。一般传统检测方法是通过高精度显微镜，例如原子力显微镜等进行观测，该方法主要针对元件面形观测，检测效率低、系统结构复杂、成本高昂，而且需要专业的技术人员进行操作，同时检测过程中，工作距离一般比较短，极易造成元器件表面损伤。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种超光滑表面元件的散射特性测量装置及方法，以解决现有超光滑表面元件散射特性的检测效率低、系统结构复杂、成本高昂，而且需要专业的技术人员进行操作，同时检测过程中，工作距离较短，极易造成元件表面损伤的技术问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种超光滑表面元件的散射特性测量装置，其特殊之处在于：包括光源组件、移频调制单元、积分球、平移台、图像采集单元以及数据处理单元；
[0006]所述光源组件发射入射光线；
[0007]所述移频调制单元位于入射光线所在光路上，将入射光线分成具有固定频率差的第一光束和第二光束；
[0008]所述积分球上设有与第一光束对应的第一入射口、与第二光束对应的第二入射口、用于设置待测元件的采样口，以及第一出射口和第二出射口；所述采样口位于从第一入射口进入积分球的第一光束所在光路上，所述第一出射口位于所述第一光束经待测元件反射后的光线所在光路上；
[0009]所述平移台设置在积分球的采样口处，用于对采样口处的待测元件进行匀速平移；
[0010]所述图像采集单元对应设置在积分球的第二出射口外；
[0011]所述数据处理单元与图像采集单元电连接。
[0012]以上结构设计简单易操作，成本低，采用以上测量装置能够进行无接触式测量，不
会对待测元件表面造成损伤。
[0013]进一步地，为了提高检测结果的准确性，本专利技术做了以下改进：
[0014]还包括聚焦透镜组；
[0015]所述聚焦透镜组设置在积分球的第二出射口与图像采集单元之间，用于对光线进行汇聚收集。
[0016]进一步地，所述移频调制单元包括并行设置在入射光线所在光路上的第一移频调制器和第二移频调制器；所述第一移频调制器用于将一部分入射光线调制成第一光束，所述第二移频调制器用于将另一部分入射光线调制成第二光束。
[0017]进一步地，还包括光阑；
[0018]所述光阑设置在移频调制单元与积分球之间，用于对所述第一光束及第二光束进行滤光处理。
[0019]进一步地，所述光源组件包括光源和准直透镜组；
[0020]所述光源用于发射入射光线；
[0021]所述准直透镜组设置在光源和移频调制单元之间，用于对入射光线进行准直。
[0022]进一步地，所述图像采集单元为CCD相机；
[0023]所述光源为激光器。
[0024]本专利技术还提供了一种超光滑表面元件的散射特性测量方法，基于上述的超光滑表面元件的散射特性测量装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0025]步骤1、通过光源组件发射入射光线
[0026]步骤2、使所述入射光线经移频调制单元调制为具有固定频率差的第一光束和第二光束；所述第一光束经积分球的第一入射口进入积分球，至积分球采样口处的待测元件表面，同时经待测元件反射形成反射光线，经待测元件散射形成散射光线；所述第二光束经积分球的第二入射口进入积分球；所述反射光线经积分球的第一出射口直接射出；所述散射光线与进入积分球的第二光束相互干涉形成干涉光线，并经积分球的第二出射口射出；
[0027]步骤3、通过图像采集单元接收所述干涉光线，得到光信号图像，并将所述光信号图像发送至数据处理单元；
[0028]步骤4、通过位于所述积分球的采样口处的平移台匀速移动待测元件，并重复执行步骤2和步骤3，对待测元件表面进行推扫，直至完成待测元件全部表面的光信号图像采集；
[0029]步骤5、所述数据处理单元接收推扫过程中得到的全部光信号图像，并根据全部光信号图像计算待测元件的表面散射特性。
[0030]进一步地，步骤3具体为：
[0031]通过聚焦透镜组对所述积分球的第二出射口处出射的干涉光线进行收集汇聚；
[0032]再通过图像采集单元接收收集汇聚后的干涉光线，得到光信号图像，并将所述光信号图像发送至数据处理单元。
[0033]进一步地，步骤1具体包括：
[0034]步骤1.1、通过光源发射入射光线；
[0035]步骤1.2、通过准直透镜组对所述入射光线进行准直，得到准直后的入射光线。
[0036]进一步地，步骤2具体包括：
[0037]步骤2.1、使准直后的所述入射光线经移频调制单元调制为具有固定频率差的第
一光束和第二光束；
[0038]步骤2.2、通过光阑对所述第一光束和第二光束分别进行滤光处理；
[0039]步骤2.3、使所述第一光束经积分球的第一入射口进入积分球，至积分球采样口处的待测元件表面，经待测元件反射形成反射光线，同时经待测元件散射形成散射光线；使所述第二光束经积分球的第二入射口进入积分球；所述反射光线经积分球的第一出射口直接射出；所述散射光线与进入积分球的第二光束相互干涉形成干涉光线，并经积分球的第二出射口射出。
[0040]本专利技术的有益效果：
[0041]1、本专利技术的超光滑表面元件的散射特性测量装置和方法是基于散射光检测和激光干涉的原理，将超光滑表面元件表面特性极其微弱的散射光信号通过干涉进行光信号增强，使得图像采集单元采集到的光信号图像中的特征更为明显，以便于数据处理单元更为准确的提取超光滑表面元件的散射特性，提高了测量结果的准确性，该装置效果显著、检测效率高，不需要专业的技术人员。
[0042]2、本专利技术在积分球采样口处还设置了平移台，能够对待测元件进行平移推扫，以实现待测元件全部表面的测量，无需人工接触待测元件，能够避免测量过程中对待测元件表面造成损伤。
[0043]3、本专利技术的超光滑表面元件的散射特性测量装置设置了移频调制单元将同一入射光线调制成具有固定频率差的两束光，具体的频率差能够根据测量精度要求进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超光滑表面元件的散射特性测量装置，其特征在于：包括光源组件(1)、移频调制单元(2)、积分球(3)、平移台(4)、图像采集单元(5)以及数据处理单元(6)；所述光源组件(1)发射入射光线；所述移频调制单元(2)位于入射光线所在光路上，将入射光线分成具有固定频率差的第一光束和第二光束；所述积分球(3)上设有与第一光束对应的第一入射口(31)、与第二光束对应的第二入射口(32)、用于设置待测元件(7)的采样口(33)，以及第一出射口(34)和第二出射口(35)；所述采样口(33)位于从第一入射口(31)进入积分球(3)的第一光束所在光路上，所述第一出射口(34)位于所述第一光束经待测元件(7)反射后的光线所在光路上；所述平移台(4)设置在积分球(3)的采样口(33)处，用于对采样口(33)处的待测元件(7)进行匀速平移；所述图像采集单元(5)对应设置在积分球(3)的第二出射口(35)外；所述数据处理单元(6)与图像采集单元(5)电连接。2.根据权利要求1所述的超光滑表面元件的散射特性测量装置，其特征在于：还包括聚焦透镜组(8)；所述聚焦透镜组(8)设置在积分球(3)的第二出射口(35)与图像采集单元(5)之间，用于对光线进行汇聚收集。3.根据权利要求1或2所述的超光滑表面元件的散射特性测量装置，其特征在于：所述移频调制单元(2)包括并行设置在入射光线所在光路上的第一移频调制器(21)和第二移频调制器(22)；所述第一移频调制器(21)用于将一部分入射光线调制成第一光束，所述第二移频调制器(22)用于将另一部分入射光线调制成第二光束。4.根据权利要求3所述的超光滑表面元件的散射特性测量装置，其特征在于：还包括光阑(9)；所述光阑(9)设置在移频调制单元(2)与积分球(3)之间，用于对所述第一光束及第二光束进行滤光处理。5.根据权利要求4所述的超光滑表面元件的散射特性测量装置，其特征在于：所述光源组件(1)包括光源(11)和准直透镜组(12)；所述光源(11)用于发射入射光线；所述准直透镜组(12)设置在光源(11)和移频调制单元(2)之间，用于对入射光线进行准直。6.根据权利要求5所述的超光滑表面元件的散射特性测量装置，其特征在于：所述图像采集单元(5)为CCD相机；所述光源(11)为激光器。7.一种超光滑表面元件的散射特性测量方法，基于权利要求1
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6任一所述的超光滑表面元件的散射特性测量装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、通过光源组件(1)发射入射...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘巍，李朝辉，毛振，赵建科，朱辉，魏紫薇，刘勇，刘金博，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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