基于双波长斐索干涉仪的光学非均匀性测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于双波长斐索干涉仪的光学非均匀性测量装置及方法，通过在双波长斐索干涉仪装置中，先后采集参考光波与待测平面镜前表面的反射光波的干涉图，通过第一步移相测量得到波长λ₁和λ₂对应的波前像差数据ΔW₁₁(x，y)、ΔW₂₁(x，y)；采集参考光波与透过待测平面镜并被待测平面镜后表面反射的光波的干涉图，通过移相测量得到波长λ₁和λ₂对应的波前像差数据ΔW₁₂(x，y)、ΔW₂₂(x，y)。通过两步测量得到的对应波长波前像差数据求差值，获得待测平面镜光学非均匀性。本发明不需要引入标准反射镜，完全消除了标准反射镜的面形对测量结果的影响，测量步骤简单，弥补了传统绝对测量方法步骤繁琐、易受空气扰动的缺点。

主权项

一种基于双波长斐索干涉仪的光学非均匀性测量装置，其特征在于，包括第一激光器(1)、第二激光器(2)、折转反射镜(3)、切换反射镜(4)、扩束镜(5)、分光棱镜(6)、折转反射镜(7)、准直物镜(8)、参考平面镜(9)、孔径光阑(10)、成像透镜组(11)、CCD探测器(12)和待测平面镜(13)；共光轴依次设置折转反射镜(7)、准直物镜(8)、参考平面镜(9)、待测平面镜(13)，上述部件所处的光轴为第一光轴；共光轴依次设置分光棱镜(6)、孔径光阑(10)、成像透镜组(11)、CCD探测器(12)，上述部件所处的光轴为第二光轴，第一光轴与第二光轴平行；共光轴依次设置折转反射镜(3)、切换反射镜(4)、扩束镜(5)、分光棱镜(6)、折转反射镜(7)，上述部件所处的光轴为第三光轴，第三光轴与第一光轴垂直，切换反射镜(4)沿平行于第一光轴方向移动；所有光学元件相对于基底同轴等高，即相对于光学平台或仪器底座同轴等高；其中，折转反射镜(7)、准直物镜(8)、参考平面镜(9)、待测平面镜(13)沿光路方向依次设置，构成测试光路；折转反射镜(7)、准直物镜(8)、参考平面镜(9)沿光路方向依次设置，构成参考光路；将切换反射镜(4)移出第三光轴，第一激光器(1)出射的激光经过折转反射镜(3)，反射至扩束镜(5)，实现光束的扩束，经分光棱镜(6)透射后，再经过折转反射镜(7)反射至准直物镜(8)，成为准直宽光束，部分准直光束经参考平面镜(9)的后表面反射后成为参考光束，另一部分经参考平面镜(9)透射进入待测平面镜(13)，经待测平面镜(13)反射成为测试光束，并反射到参考平面镜(9)；参考光束和测试光束在参考平面镜(9)后表面合束，沿光路返回折转反射镜(7)，经折转反射镜(7)反射到分光棱镜(6)，经分光棱镜(6)反射聚焦在孔径光阑(10)处，再经过成像透镜组(11)，成像在CCD探测器(12)的靶面上，获得波长λ₁对应的干涉图像；将切换反射镜(4)移入第三光轴，第二激光器(2)出射的激光经过切换反射镜(4)，反射至扩束镜(5)，实现光束的扩束，经分光棱镜(6)透射后，再经过折转反射镜(7)反射至准直物镜(8)，成为准直宽光束，部分准直光束经参考平面镜(9)的后表面反射后成为参考光束，另一部分经参考平面镜(9)透射进入待测平面镜(13)，经待测平面镜(13)反射成为测试光束，并反射到参考平面镜(9)；参考光束和测试光束在参考平面镜(9)后表面合束，沿光路返回折转反射镜(7)，经折转反射镜(7)反射到分光棱镜(6)，经分光棱镜(6)反射聚焦在孔径光阑(10)处，再经过成像透镜组(11)，成像在CCD探测器(12)的靶面上，得到波长λ₂对应的干涉图像。