(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书 | ||
(10)申请公布号 CN 105842257 A (43)申请公布日 2016.08.10 | ||
(21)申请号 CN201610302192.0
(22)申请日 2016.05.09
(71)申请人 南京理工大学
地址 210094 江苏省南京市孝陵卫200号
(72)发明人 高万荣 伍秀玭 张运旭 郭英呈 朱珊珊 史伟松 刘浩 廖九零 朱越 卞海溢
(74)专利代理机构 南京理工大学专利中心
代理人 薛云燕
(51)Int.CI
权利要求说明书 说明书 幅图 |
(54)发明名称
一种亚微米量级的玻璃亚表面缺陷检测装置及方法 | |
(57)摘要
本发明公开了一种亚微米量级的玻璃亚表面缺陷检测装置及方法。该装置光源部分包括超连续发光光谱光源和单模光纤环形器；参考臂和样品臂部分包括第一准直透镜、45°柱形反射镜、参考物镜、参考反射镜、二维扫描振镜、样品物镜和待测件；探测臂部分包括第二准直透镜、透射光栅、聚焦透镜、光电探测器和计算机。方法为：参考臂和样品臂的光沿原路返回到单模光纤环形器，两臂光束相遇产生干涉；干涉光束经透射光栅分光后，再由聚焦透镜聚焦在光电探测器的不同像元上，光电探测器将采集到的信号输入计算机，进行处理得到不同位置的断层图像。本发明采用超宽带光源，高倍数值孔径成像物镜，以及共光路成像结构，获取了亚微米量级的玻璃亚表面裂纹三维结构。 | |
法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
权 利 要 求 说 明 书
1.一种亚微米量级的玻璃亚表面缺陷检测装置，其特征在于：该装置基于双光束低相干干涉成像原理，包括光源部分、参考臂与样品臂部分、探测臂部分，其中光源部分包括超连续发光光谱光源(1)和单模光纤环形器(2)；参考臂和样品臂部分包括第一准直透镜(3)、45°柱形反射镜(4)、参考物镜(5)、参考反射镜(6)、二维扫描振镜(7)、样品物镜(8)和待测件(9)；探测臂部分包括第二准直透镜(10)、透射光栅(11)、聚焦透镜(12)、光电探测器(13)和计算机(14)；
所述超连续发光光谱光源(1)发出宽带光束后，进入单模光纤环形器(2)的输入端口1，接着光束从单模光纤耦合器(2)的输出端口2出射，经过第一准直透镜(3)后，光束在空间域沿着第一准直透镜(3)的光轴传播；经第一准直透镜(3)后传播的一部分光束进入参考臂，首先照射到4
光纤宽带速度5°柱形反射镜(4)上，经反射落在参考物镜(5)上，经参考物镜(5)聚焦后的光束最后入射至参考反射镜(6)；经第一准直透镜(3)后传播的其余光束沿光轴继续传播进入样品臂，然后经二维扫描振镜(7)反射后入射至样品物镜(8)上，样品物镜(8)聚焦后的光束最后落在待测件(9)上；由于光的可逆性，参考臂和样品臂的光束分别从参考反射镜(6)和待测件(9)，沿原路返回到单模光纤环形器(2)的输出端口2，两臂光束相遇产生干涉；干涉光束再从单模光纤环形器(2)的输出端口3出射，发散光束经过第二准直透镜(10)后形成平行光，该平行光入射至透射光栅(11)上，然后经透射光栅(11)分光，各波长的干涉光以不同的出射角发散开来，接着入射至聚焦透镜(12)，聚焦透镜(12)将不同角度的干涉光聚焦在光电探测器(13)的不同像元上，最后光电探测器(13)将采集到的信号输入计算机(14)，进行后续图像重建处理，从而得到不同位置的断层图像。
2.根据权利要求1所述的亚微米量级的玻璃亚表面缺陷检测装置，其特征在于，所述超连续发光光谱光源(1)的出射波长范围为400～2400nm的宽带光。
3.根据权利要求1所述的亚微米量级的玻璃亚表面缺陷检测装置，其特征在于，所述的单模光纤环形器(2)能够传导中心波长750～850nm、带宽大于400nm的光束。
4.根据权利要求1所述的亚微米量级的玻璃亚表面缺陷检测装置，其特征在于，所述第一准直物镜(3)的焦距选择标准为：使得准直后的光束直径最大，且完全打在样品臂的二维扫描振镜(7)和样品物镜(8)上。
5.根据权利要求1所述的亚微米量级的玻璃亚表面缺陷检测装置，其特征在于，所述的参考物镜(5)与样品物镜(8)的型号和尺寸完全相同，且数值孔径均大于0.35。
6.根据权利要求1所述的亚微米量级的玻璃亚表面缺陷检测装置，其特征在于，所述二维扫描振镜(7)的反射镜为中心波长750～850nm、带宽为600nm～1000nm的宽带型反射镜。
7.根据权利要求1所述的亚微米量级的玻璃亚表面缺陷检测装置，其特征在于，所述第二准直透镜(10)的焦距选取需要满足以下要求：使得准直后的平行光束完全入射至透射式光栅(11)上。
8.一种亚微米量级的玻璃亚表面缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，打开超连续发光光谱光源(1)，将出射的宽带光耦合到单模光纤环形器(2)的输入端口1，经光纤传导光束从单模光纤耦合器(2)的输出端口2出射；
步骤2，调整第一准直透镜(3)的位置，使得单模光纤耦合器(2)的输出端口2处于第一准直透镜(3)的后焦面，保证准直后的光束为平行光；经过第一准直透镜(3)后，光束在空间域沿着第一准直透镜(3)的光轴传播；
步骤3，经第一准直透镜(3)后传播的一部分光束进入参考臂，首先照射到45°柱形反射镜(4)上，调整45°柱形反射镜(4)的位置，使45°柱形反射镜(4)位于平行光束的中心，且入射光和反射面成45°夹角，调节参考物镜(5)使得反射光束垂直入射至参考物镜(5)表面，且光束光轴与参考物镜(5)的中心轴重合；经参考物镜(5)聚焦后的光束最后入射至参考反射镜(6)；
步骤4，经第一准直透镜(3)后传播的其余光束沿光轴继续传播进入样品臂，调节二维扫描振镜(7)的位置，保证入射光束的光轴和二维扫描振镜(7)的转轴重合，经两次反射后光束入射至样品物镜(8)上，调节样品物镜(8)使入射光束与样品物镜(8)的表面垂直，且入射光束充满样品物镜(8)的整个光瞳；
步骤5，样品物镜(8)聚焦后的光束最后落在待测件(9)上，调整待测件(9)的高度，使待测件(9)表面位于样品物镜(8)的后焦面；
步骤6，由于光的可逆性，参考臂和样品臂的光束分别从参考反射镜(6)和待测件(9)，沿原路返回到单模光纤环形器(2)的输出端口2，两臂光束相遇产生干涉；
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