为实现高功率激光驱动器中大口径光学元件表面疵病的低漏检率识别，针对微弱疵病的低信噪比特点，提出了改进的局部信号强度比自适应检测算法。利用信号图像中疵病与邻域非疵病区域的信号强度差异，构造了一类滤波模板对信号图像进行自适应局域增强，可有效提高疵病信号强度值和显著增强信号图像的疵病信噪比。对种子图像进行种子点的筛选与自适应区域生长，并进行精确提取完成损伤区域的完整分割。改进后的局部信号强度比算法能有效识别低信噪比微弱疵病，在全内反射暗场侧向照明成像条件下，可识别出约30 μm的疵病坏点。与现有的局部信号强度比算法相比具有更低的漏检率，结果表明等价圆直径在50 μm以上的损伤点的漏检率低于0.4%。

设计并搭建了一套光学元件表面损伤检测装置, 用于激光损伤实验中光学元件表面损伤的自动化在线检测。装置主要由自动变倍显微相机、高精度位移传感器、两维扫描轴、调焦轴、快速复位平台和系统控制器组成。两维扫描轴按照规划好的“弓”形路径对光学元件表面激光辐照区域进行扫描, 调焦轴对位移传感器反馈的离焦量进行实时修正, 显微相机采集子图像并进行保存。首先, 分析影响图像拼接精度的主要误差源并通过图像矫正等方法进行补偿; 然后, 利用图像拼接技术将矫正后的子图像矩阵进行高精度无缝拼接, 得到大面积高分辨率的光学元件表面损伤图像; 最后, 对损伤图像进行后处理得到损伤个数和损伤面积等信息。实验结果表明: 装置在5 min内实现了光学元件表面15 mm×15 mm区域的扫描拼接和检测, 成像系统分辨率优于228 lp/mm, 图像拼接误差小于2 pixel。

在全内反射边缘照明的基础上, 利用DKDP晶体的双折射特性, 解决了区分DKDP晶体自身前后表面损伤的问题。紫外光入射到11 mm厚的DKDP晶体会分解为o光和e光, 并在出射面产生254.738 μm(理论值)的偏离量。这个偏离量导致DKDP晶体后表面损伤在CCD上成双像(一个是o光成像, 另一个是e光成像), 可以用偏振片对双像进行调制; DKDP晶体前表面损伤在CCD上只有单像, 不受偏振调制影响。通过偏振调制, 可以避免重复提取同一个损伤信息, 提高损伤识别精度。实验证明: 该方法可以区分厚度为11 mm的DKDP晶体前后表面损伤。

振镜作为一种二维扫描器件, 可以实现光学元件不同位置处表面情况在CCD相机上的成像, 利用振镜扫描方式无需移动待检测光学元件和成像系统即可完成大口径光学元件表面损伤的扫描检测,提出了一种基于振镜扫描方式的大口径光学元件表面损伤检测方法。利用该方法对光学元件表面损伤点检测进行了验证实验, 通过在元件表面设置基准点, 利用振镜扫描步数及图像处理技术确定损伤点位置及尺寸, 并与光学显微镜观察到的损伤情况进行对比, 结果显示利用振镜扫描方法对元件表面损伤点位置及尺寸的检测结果与光学显微镜检测结果偏差较小。该检测系统分辨率可达到(2.08±0.015) μm/pixel, 检测范围大于2.5 cm, 水平方向和竖直方向位置坐标检测准确度分别为3.76%和1.37%, 损伤点尺寸检测准确度为6.19%, 能够实现较大尺寸光学元件表面损伤点的高准确性检测。