大相对孔径球面面形的光纤点衍射移相干涉测量方法

摘要

本发明公开了一种大相对孔径球面面形的光纤点衍射移相干涉测量方法，属于光学测量领域。首先，测量光纤的衍射波前透过分束棱镜，经显微物镜变换为能覆盖被测大相对孔径球面镜的测量波前，并在被测球面镜表面反射；携带被测球面镜面形信息的反射波前透过显微物镜，经分束棱镜反射后汇聚到参考光纤端面形成测量波前，并与参考光纤自身衍射的参考波前汇合而发生干涉；然后移走被测球面镜，其他光学元件保持不动，在显微物镜焦点处放置平面反射镜，用同样方法测量显微物镜、分束棱镜及参考光纤端面粗糙度所带入的像差。本发明分两步实现，且都利用了接近理想的点衍射球面波作为参考波前，能够实现大相对孔径球面面形的高精度测量。

主权项

一种大相对孔径凹球面面形的光纤点衍射移相干涉测量方法，其特征在于：在对角孔径＞90°的凹球面面形的光纤点衍射移相干涉测量时，第一步，选取以下设备：分光系统、测量光纤、分束棱镜、显微物镜、参考光纤、成像镜头、CCD摄像机、计算机、被测大相对孔径凹球面镜和平面反射镜；第二步，从分光系统进入测量光纤的测量光束，在测量光纤的端面发生衍射；衍射波前透过分束棱镜，经倒置的显微物镜变换为大相对孔径球面波前，其球心位于显微物镜的物方焦点处；该球面波前在被测大相对孔径凹球面镜的表面反射，携带被测大相对孔径凹球面镜面形信息的反射波前再次透过显微物镜，经分束棱镜、参考光纤的倾斜端面反射后，形成测量波前；由参考光纤的倾斜端面衍射的参考球面波前，与上述测量波前汇合而发生干涉；将此时得到的干涉图通过成像镜头被CCD摄像机接收，输入计算机中采用标准方法进行处理和分析；第三步，移除被测大相对孔径凹球面镜，将平面反射镜放置于显微物镜的焦点处，同时固定其他光学元件不动；从测量光纤端面衍射的球面波透过分束棱镜、显微物镜，经平面反射镜反射；反射波前透过显微物镜，经分束棱镜、参考光纤的倾斜端面反射后，形成测量波前；从参考光纤的倾斜端面衍射的参考球面波前与上述测量波前汇合而发生干涉；将此时得到的干涉图通过成像镜头被CCD摄像机接收，输入计算机中采用标准方法进行处理和分析；随后，将第二步的测量结果中减去第三步的测量结果，得到被测大相对孔径凹球面镜的波差，最后，将该波差除以2，即可得到被测大相对孔径凹球面镜的面形。