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高功率激光大科学装置作为一项巨型光机工程，是物理极限和精密工程有机结合的典范，其中既有现代光学系统的普适需求，又有高功率高通量激光系统所特有的要求，因此对各个分系统都有着挑战物理极限的科研要求，而光学检测就是神光装置光学工程工艺质量控制的重要环节之一。 从应用角度来看，光学元件技术指标可分解为两个主要方面:波前技术指标和光能损耗与抗破坏能力技术指标。波前技术指标决定装置最终的打靶可聚焦能量/功率分布，即激光远场分布状况;低损耗与高通量技术指标决定装置的近场分布、杂散光分布、光能损耗和抗激光破坏能力状况，即决定了装置的运行安全极限。 本文旨在围绕高功率激光大口径光学元件检测过程中涉及的两大类技术指标（波前技术指标——复合光场精密测量，能损耗与抗破坏能力技术指标——微小缺陷/损伤的精密检测）开展研究工作。以实现高灵敏度、大动态范围的复合光场测量和缺陷精确定位的检测特征为目标，创新性地开展了基于外差干涉接收原理的大动态范围光学元件透反射率和体内应力分布的相位测量、基于多波长彩色编码成像的高精度表面疵病检测及元件体内缺陷三维定位等关键技术研究，并进一步构建光机电一体化的大口径高精度三维扫描综合光学检测平台，具有重要科学意义和实际应用价值。 本文具体开展了以下研究工作: 一、针对大口径光学元件的透过率和反射率检测（第一类光学元件技术指标）大尺寸、高精度、高动态范围等的需求，首次将激光外差技术和平衡接收技术巧妙地结合应用于大口径光学元件的透反射率测量中，提出了一种新型的基于外差干涉和平衡接收技术的双通道自校准外差平衡探测法（self-calibrated balanced heterodyne detection，简称SCBHD），基于波动方程给出了SCBHD方法获取光场振幅和相位信息的理论模型。这是一种完全有别于传统透反检测方法的新技术手段，在保证高精度的同时极大地提高了动态范围，特别适合大型激光装置种类繁多的检测需求。 二、分析了测量系统的动态范围，理论模拟了点扫描方式带来的干涉耦合误差、偏振器件的非线性误差、光电耦合误差等几个主要系统误差来源，并分别给出了相应的优化措施。特别是针对光电耦合误差，提出了一种基于SCBHD双光路接收的技术特点的自校准优化算法。对比实验验证结果为:SCBHD方法较传统的直接测量精度约提升了近2个数量级;其自校准算法确实能够有效降低点扫描方式引入的运动中准直误差，为大口径光学元件透射率和反射率的精确测量提供了一种新的技术方案。 三、针对大口径光学元件的缺陷/损伤检测（第二类光学元件技术指标）问题，为了解决其微小缺陷暗场成像检测技术中的漏检问题，创新性提出了一种基于多种波长成像的动态彩色编码融合技术，建立了三基色图像彩色编码分析理论和光谱非线性放大噪声模型，分析了基于表面疵病图像梯度的动态权值计算融合成像方法及其提高信噪比的依据，实验验证了单个缺陷显微明场成像和中等口径元件的暗场成像两组动态图像融合效果，对比分析结果表明提出的像素级动态融合彩色编码图像优化方法除了能够有效减小暗场成像检测中的漏检问题以外，还能够在获取微米级表面疵病丰富细节的同时，可有效降低信噪比，为微米量级的表面微小疵病精确检测提供了新的途径和有意义的参考。 四、提出了一种大口径平面光学元件体内缺陷三维快速暗场检测方法，完善了实验室目前大口径光学元件体内缺陷精确定位与探测的检测设备。该方法采用一字线激光器，结合导光棱镜使检测光垂直入射棱镜并以不变的传输方向进入到被测样品体内并实现全反射，在待测样品的缺陷部位形成散射光斑，根据相关坐标换算关系可推演单个缺陷的三维空间坐标。该方法填补了体内精密检测的空白，通过简单易行的技术手段，不但实现了体内缺陷的三维精确定位，还特别适合大口径光学元件的检测需求，能够极大地提高元件的检测效率。通过若干实验验证，搭建的检测系统能够探测到50μm左右的表面疵病和30μm左右的体内缺陷，其定位精度约为数十微米。 五、基于上述研究，搭建了大口径光学元件多功能综合检测平台，在同一个装置平台实现了透过率/反射率/位相、以及表面/体内缺陷检测，是一个多功能集成化、光机电一体的大口径综合检测平台，对高功率激光装置中大口径光学元件的综合精密检测具有重要工程化应用前景。