超光滑光学表面散射信号检测技术研究

发布时间：2020-09-05 14:05

　　 由于超光滑光学元件自身用途的广泛性及特殊性,一直以来对其表面的精度有着极高的要求,因此对超光滑光学元件表面的检测技术进行研究具有十分重要的意义。本文研究设计了一款针对超光滑元件表面由缺陷引起的散射信号的检测装置,用于检测超光滑元件表面质量等相关信息。本文基于双向反射分布函数及角分辨散射理论,利用微弱光信号检测技术,以提取微弱散射信号为目标,完成了微弱散射信号测量系统的设计。本系统采用He-Ne激光器作为入射光源,利用PMT光电倍增管采集散射信号,设计了信号处理电路,包括电流-电压信号的转换、电压信号的放大及滤波、相敏检波及数字信号电路处理等电路模块,可对空间单点微弱散射信号检测及处理。软件部分主要采用累计平均算法,多次重复计算求取信号值平均值,滤出噪声,提高信号的信噪比,并实现测量结果与上位机之间的数据传输。最后对整个测试系统的硬件电路及分析软件进行了调试测试,并搭建测试系统,进行了散射信号的检测实验及实验结果的分析等。本文所设计的检测装置可实现对n A级弱散射信号在低频下的高精度、高信噪比检测,测试结果显示多角度下重复测试的标准差最大为0.0801V,信号幅值的波动范围较小,因此该测量系统具有良好的检测效果。
【学位单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH74
【部分图文】：

于使用的特殊型，因此对该元件的加工及表面缺陷引起的散射检测等相多。早在上世纪七十年代，美国科学家 Nicodemus 等[7-8]人首次提出双BRDF），并对材料表面产生的散射光及反射光之间的关系特性进行了现光学元件表面杂散光的分析提供了巨大的贡献。纪 80 年代，William Lee 等[9]人以限定视角的方法对 BRDF 模型中产生，Leo Davis 等[10]人再此基础上推出了一款由光源、样品台、转角系统统及数据处理系统组合而成的散射光分析仪，第一次将对杂散光的测的实践意义。Wriston、Froechtenigt 等[11]将光学元件放入真空环境下，利用处在特殊对光学元件表面的粗超度进行测量，实验显示测量精度并不是很高，特殊，无法在工业检测中实现，处于探索阶段；随后 G.S.Lodha,V.E.a此基础上改进了 X 射线波段下的检测装置，通过对光学表面由 X 光引进行统计研究，成功的实现了超光滑元件表面的定量分析。图 1.1 为

图 1.2 激光散射仪 Drewe 启发，利用双探测器以一定的探互相关法[16]。 Satoshi[17]和其他几个人设计了一款针对地是利用 CCD 及光谱辐射测量计来进行检机及激光器，又设计出一种装置简单的测的降低了成本。科技的迅猛发展，Martin F、Xavier Colo反射区设计优化方案，降低反射率，成功夫琅禾费实验室研制出的诸如 ALBATR 等仪器，均为目前最先进的测量仪器[19]。件的使用较晚，但随着我国航空航天、载

(/)(,)(,)2WmdAdEiiiiiiφθφθ φ= rdL 、idE 均代表无穷小的量，在实际中，若想得到 BRDF 的无穷小的视场角，但现有的仪器无法满足这一要求，因而利法得到 BRDF 分布。而且目前的探测器，其所对应的视角都时，探测器得到的数值往往为某一空间立体角内 BRDF 的平示为[31]：(,;)(,;,;)(,;,;)θφλθφθφλθφθφλiiiriirrriirrELf ≈ 为任意大于零的数值，其值的大小与材料表面的粗糙度、入长等因素有关。图 2.2 为在亚表面缺陷下，对某一结构体的不布图，其中选择的光学元件折射率为 1.52，缺陷半径为 3nm，折射率为 1.0。

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本文编号：2813108