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上海光機所提出一種基于靜態多平面相干衍射成像的大口徑光學元件相位缺陷檢測新方案

  近期,中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯合實驗室朱健強研究員團隊在大口徑光學元件的相位缺陷檢測研究方面取得新進展,提出了結合暗場成像和靜態多平面相干衍射成像的新型檢測方案,相關成果于5月7日發表于《應用光學》(Applied Optics)。

  終端光學元件的紫外損傷是當前制約高功率激光驅動器發展的瓶頸問題之一,而微米級尺寸相位缺陷由于光場增強而引起的下游光學元件損傷是目前終端光學元件損傷的一個主要原因,因此大口徑光學元件相位缺陷的精密檢測與控制對高功率激光裝置的負載能力提升至關重要。如何實現對大口徑(300~400mm)元件的微米量級局域相位缺陷的高效精密檢測是當前面臨的一個國際性難題。

  研究團隊提出“兩步走”的方案解決上述難題。第一步,利用基于大口徑光子篩的暗場成像技術實現對全口徑范圍內相位缺陷的定位,大幅提升檢測效率并降低系統成本;第二步,使用基于靜態多平面相干衍射成像技術(MCDI)對已定位的相位缺陷進行小視場下的精密測量,并用空間光調制器作為可調焦透鏡來避免傳統MCDI的機械移動誤差,提高系統穩定性。相比于傳統的干涉測量方法,該“兩步走”方案提出的衍射測量系統光路簡單且對缺陷分布的稀疏性沒有特殊要求。實驗結果實現了優于50微米的系統分辨率,滿足了當前檢測需求。該研究為大口徑光學元件相位缺陷的高效高精度檢測提供了新型有效解決方案。

  相關研究得到國家自然科學基金、上海市自然科學基金、中國科學院科研儀器設備研制項目和中國科學院青年創新促進會等項目的支持。(高功率激光物理聯合實驗室供稿)

  原文鏈接

 

圖1 基于靜態多平面相干衍射成像的相位缺陷精密檢測系統

 

圖2 不同迭代次數下的相位重建結果((a~ f)分別為1次,2次,5次,10次,50次,200次)

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