基于针孔式点衍射干涉仪球面镜曲率半径测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于针孔式点衍射干涉仪的球面镜曲率半径测量装置及方法。本发明通过在针孔式点衍射干涉仪装置中，先后于干涉腔中插入两块不同厚度的平行平板，来实现两次定量的离焦。当测试光路中不放置平行平板时，通过移相测量得到波面数据W₀，分别放置两个不同厚度的平行平板在测试光路中，通过移相测量得出两个不同的波面W₁和波面W₂，通过W₁和W₀的离焦系数之差、W₂和W₀的离焦系数之差和高斯成像公式，推导出球面反射镜曲率半径的计算公式。本发明采用非接触式的测量方法避免了对球面镜表面的损坏，为大数值孔径球面镜曲率半径的无损伤测量提供了可行的方法，同时适用于大数值孔径球面镜的面形检测。

主权项

一种基于针孔式点衍射干涉仪的球面镜曲率半径测量装置，其特征在于，它包括偏振稳频氦氖激光器（1）、平面反射镜（2）、激光扩束镜（3）、显微物镜（4）、针孔反射镜（5）、平行平板（6）、待测球面镜（7）、PZT移相器（8）、成像透镜组（9）、CCD探测器（10）；其中，针孔反射镜（5）、平行平板（6）、待测球面镜（7）、PZT移相器（8）沿光路方向顺次相连，构成测试光路；针孔反射镜（5）、成像透镜组（9）、CCD探测器（10）沿光路方向顺次相连，构成参考光路；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；偏振稳频氦氖激光器（1）发出的光束，经平面反射镜（2）的反射，再经激光扩束镜（3）扩展为宽光束，经显微物镜（4）会聚后，会聚焦点投射到针孔反射镜（5）的针孔上，入射光束经针孔衍射可得到近乎理想的球面波；衍射球面波沿光轴方向被对称分割成两部分，即参考球面波前和测试球面波前；测试球面波通过平行平板（6）后，经待测球面镜（7）反射后再次通过平行平板（6），返回的光束焦点投射至针孔反射镜（5）上，再经反射后与参考球面波会和，二者经过成像透镜组（9）后可在CCD探测器（10）上得到干涉条纹；通过PZT移相器（8）驱动待测球面镜（7）进行多步移相测量，并用CCD探测器（10）实时采集对应的干涉图。