基于全内反射显微技术检测光学元件亚表面缺陷的驻波研究(2)
亚表面缺陷是在研磨以及抛光的过程当中，因为需要对器件表面增加一定的压力是无法防止地，因此会在造成划痕、杂质以及微裂纹等一系列缺陷。该损伤层分为水解层以及亚表面缺陷层,水解层部分或全部遮掩住亚表面缺陷层。
综上所述，为了后续工艺工作的进行，取得由精细、超精细磨削前道工序所产生的亚表面损伤的深度尺寸是很有必要的。
当前，一般采取两种方法来检测元件亚表面缺陷：
I 破坏性方法，即直接将亚表面缺陷暴露出来观察，就是将光学试件全部或部分破坏, 来显示损伤, 然后按照具体条件来推算所必要的结果。现今经常使用的破坏性的检测方法有：截面显微法、化学蚀刻法、角度抛光法和磁流变抛光法等。各种方法呈现损伤的方式如表1.1所述。
表1.1 亚表面损伤的破坏性检测方法
检测方法 呈现损伤方式
化学腐蚀法
侧面测试法
锥形抛光方法
磁流变抛光法（MRF） 化学腐蚀样品
抛光样品表面
在边缘抛光样品
用MRF抛光样品
但是因为该方法会给元件带来损伤, 检测后的元件就不能再继续使用。 另外,该检测技术的检测效率低,比如Hed在使用角度抛光法来检测石英玻璃在加工之后的亚表面的损伤深度时,他的抛光时间甚至长达40小时，所以该方法具有一定的局限性。
II 非破坏性方法。非破坏性检测技术这几年来被广泛运用于表面/表层缺陷的评价。它是应用非破坏性的测量方法来获得物理的，或者是别的导出的参数跟材料和介质中不均匀性之间的干系, 然后再根据干系来定量地估量构造的完整性。主要有激光调制散射(LMS)技术、光学相干断层成像(OCT)技术、高频扫描声学显微(HFSAM)技术、共焦激光扫描显微(CLSM)技术以及全内反射检测(TIRM)技术等。基本原理如表2.2所示：
表2.2 亚表面损伤的非破坏性检测方法
检测方法 原理
激光调制散射 热显微镜成像
全内反射显微镜 偏振光散射技术
光学相干断层扫描 光学相干断层扫描技术
高频扫描声学显微镜 声学显微镜
共焦激光扫描显微镜 共焦技术和图像处理技术
在实际的工作中，因为全内反射显微技术这个方法比较简洁可行，能够对亚表面缺陷以及它的分布状态进行评测而不破环元件，所以这是一种有效可行的方法。
1.2 研究现状
1.2.1 国外研究现状
F.Y.GÜnin等人用TEMPEST 代码来模拟一定范围内的划痕的周围光强分布，提出几何尺寸、划痕的形状、方位角、激光的入射角和波长是影响光强分布的主要因素。P.E.Miller等人研究了关于尺寸和划痕粗糙度的关系,为了得出表面划痕的长度、宽度、深度和面密度的定量关系，他们使用了图形图像处理方法对此进行处理。
LMS技术（激光调制散射技术）是应用于高功率激光领域中的，用于检测缺陷和光学材料特性的，是一种对散射信号非常敏感的光热显微技术，美国的劳伦斯•利弗莫尔国家实验室（LLNL）在这方面开展了比较多的研究。
美国的劳伦斯•利弗莫尔国家实验室于20世纪80年代提出一种方法，就是TIRM技术（全内反射显微技术）。这种方法是在光的全内反射原理的基础上，来对元件表面/亚表面的缺陷点进行显微暗场成像,继而来进行相关的检测。其光路示意图如图1.1所示:
下一篇：微米分辨率频域光学相干层析术研究