现代激光技术的快速发展,对光学元件的性能提出了越来越高的要求。尤其是在高功率、高能激光系统中,直径大于100毫米的大尺寸光学元件被广泛应用,对光学元件质量要求更是苛刻。但光学元件的激光破坏阈值往往成为制约系统运行的不可忽视的重要因素。其中导致激光损伤的一个关键因素就是激光元件表面/亚表面的强吸收缺陷,这些缺陷通常具有微米尺寸。因此如何准确地对大口径光学元件中的这些缺陷进行检测,成为了研究光学元件本身以及整个光学系统性能的重要内容。光热技术作为一种无接触、测量灵敏度高的检测吸收方法,为吸收型缺陷的检测提供了新的思路,热透镜技术的提出更是推动了吸收型缺陷检测工作的发展。但是以往对激光光学元件吸收缺陷的检测大多是基于热透镜理论,再结合单点扫描的方法。这种单点扫描方法对于小尺寸激光元件适用,但对于大口径激光元件而言费时且不省力,所以不适用大口径光学元件缺陷的检测。因此本文针对高能系统中的大口径光学元件的吸收型缺陷,结合热透镜检测理论和CCD成像技术,最终提出了一种基于面阵CCD的脉冲泵浦光与探测光结合的热透镜检测吸收型缺陷的方法。文章主要从理论的角度出发对吸收型缺陷进行了研究,具体的研究内容如下:(一)建立脉冲激光激励单个吸收缺陷的热透镜模型。采用汉克尔积分变换方法求解了单个缺陷吸收的热传导方程,推导了缺陷吸收产生的温度场分布,仿真缺陷尺寸、延迟时间等因素对温度场的影响。结果表明:对于同一尺寸的缺陷而言,随着延迟时间的增大,温度场中心的峰值温升逐渐减小;对于不同尺寸的缺陷而言,在同一延迟时间下,大尺寸的缺陷吸收产生的峰值温升大于小尺寸缺陷的峰值温升,该峰值温升影响之后的光热信号。(二)结合菲涅尔衍射理论,对吸收产生的光热信号进行了定量的表征,并结合CCD对光热信号进行成像,实现对缺陷检测。模拟分析了光热信号与探测距离、缺陷尺寸、延迟时间的关系,并对核心参数进行了优化。结果表明:存在一个最佳的探测距离和延迟时间使得光热信号幅值达到最大;一般情况下,小缺陷采用短延时,大缺陷采用长延时。缺陷尺寸增大使得吸收产生的光热信号振幅也逐渐增大。(三)在单个吸收缺陷脉冲热透镜理论模型基础上,进一步推导多个独立缺陷的温度场以及光热信号的分布。定量分析了多缺陷存在时,各个关键参数对缺陷检测的影响。结果表明:为实现多个缺陷的同时检测,最佳探测距离应优先考虑小缺陷。(四)利用CCD对多个缺陷的光热信号进行表征,对缺陷样品成像,考虑检测结果受到CCD灵敏度的限制,为此更进一步讨论了延迟时间这一核心检测参数的选取情况。结果表示:熔融石英样品的表面/亚表面同时出现许多不同尺寸的吸收缺陷情况下,延迟时间的选择应该优先考虑小尺寸缺陷。在延迟时间较短的情况下,大尺寸缺陷的TL信号振幅比小尺寸缺陷的大,在检测到小缺陷的情况下,大缺陷也可以被检测到,同时该延迟时间满足CCD探测的要求。