CN101587012B - 光学玻璃光学均匀性测试装置及其测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成本较低的在光学均匀性测试中可以判断光波畸变方向的装置。光学玻璃光学均匀性测试装置，包括菲索干涉仪，在所述菲索干涉仪上的透反镜和反射镜之间放置方向判别标样。本发明直接在现有的菲索干涉仪上的透反镜和反射镜之间放置方向判别标样，整个装置简单、维护方便、成本较低，并且测试方法非常方便，本发明装置特别适合于对大块光学玻璃的测试。

Description

光学玻璃光学均匀性测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃光学均匀性测试装置及其方法，特别是涉及一种可判断光波畸变方向的光学玻璃光学均匀性测试装置及其方法。
背景技术
玻璃的光学均匀性是光学玻璃质量的一个重要指标，目前最常用的测试手段是采用菲索(Fizeau)干涉仪测量，如图1所示，由He-Ne激光器1、半反半透板2、扩束系统3、透反镜4、反射镜7和CCD8组成菲索干涉仪，He-Ne激光器发射出的相干光线经过半反半透板2和扩束系统3被扩束，光线在透反镜4分为两部分，一部分沿原路返回，这一部分为参考光，参考光波面为一平行波面；另一部分光透过透反镜4后，经过待测样品6，由反射镜7反射回来，并和参考光发生干涉，产生干涉图，由CCD8记录下来。通过分析干涉图，可以发现光线在通过待测样品6后的波面变形情况，从而推算出光学材料的光学均匀性。
国际上把畸变光波拟合为一个球面，并用POWER值来表示这个畸变球面波的畸变大小，而PV值是指畸变光波波面最高点和最低点之间的差值，即波峰-波谷值。对于光学玻璃来说，其退火方式就决定了光学玻璃有一定的POWER值。
在实际操作中，当一束平面波射入待测样品6，由于待测样品6存在光学不均匀性，所以光波会发生畸变。通过调整反射镜7的方向来得到参考光和透过光的干涉条纹图像，但得到的是静态干涉条纹图像。畸变光波可能为畸变波面凹陷，也可能是畸变波面突起，但根据干涉图是不能判断光波畸变的方向，只知道两点折射率相差多少，而不知道两点折射率孰大孰小。但光波畸变方向的判别是非常重要的，只有知道光波畸变的方向，才能得到光学玻璃各部分折射率的绝对大小区别。更重要的是，只有知道了光波畸变方向，才能够对一些测试中出现的误差因素进行扣除计算，实现高精度快速测量。
目前解决光波畸变方向这个问题一般有两种方法，一种是在透反镜4上安装压电陶瓷装置，当调整反射镜7后得到干涉条纹时，用压电陶瓷装置控制透反镜4进行微量伸缩，根据伸缩量的大小和干涉条纹的变化情况得出光波畸变的方向。这种方法常用于小口径的干涉仪中，在大口径干涉仪上使用时，成本将会变得非常高，并且带压电陶瓷装置的干涉仪精度相对于不带压电陶瓷的更低；另外一种方法是采用波长不同的激光源，比较两个光源得到的干涉图像从而推断出光波变形的方向，这种方法多用在口径300mm以上的干涉仪中，且这种干涉仪相当昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低的在光学均匀性测试中可以判断光波畸变方向的装置。
本发明还要提供一种上述装置的测试方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃光学均匀性测试装置，包括菲索干涉仪，在所述菲索干涉仪上的透反镜和反射镜之间放置方向判别标样，所述方向判别标样一个面做成标准平面，另一个面做成具有POWER值的面，且各个方向的PV值相等，沿光路方向，方向判别标样的具有POWER值的面在前，标准平面在后。
光学玻璃光学均匀性测试装置的测试方法，该方法包括以下步骤：
1)打开菲索干涉仪干涉仪，放入待测样品，调整反射镜，得出干涉条纹图像S1，计算出待测样品的POWER1值；
2)根据步骤1得到的POWER1值来选择不同的方向判别标样，所述方向判别标样一个面做成标准平面，另一个面做成具有POWER值的面，且各个方向的PV值相等；
3)将选择好的方向判别标样放置于透反镜和待测样品之间，沿光路方向，方向判别标样的具有POWER值的面在前，标准平面在后，调整反射镜，得到干涉条纹图像S2，计算出POWER2值；
4)根据POWER1值与POWER2值的大小，来判断待测样品的光波畸变方向。
本发明的有益效果是：本发明直接在现有的菲索干涉仪上的透反镜和反射镜之间放置方向判别标样，整个装置简单、维护方便、成本较低，并且测试方法非常方便，本发明装置特别适合于对大块光学玻璃的测试。
附图说明
图1是现有的菲索干涉仪的示意图。
图2是本发明的测试装置的示意图。
图3是本发明的第二种测试装置的示意图。
图4是本发明的第三种测试装置的示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明装置是在现有的菲索干涉仪上的透反镜4和反射镜7之间增加放置方向判别标样5，方向判别标样5一个面做成标准平面，另一个面做成具有POWER值的面，且各个方向的PV值相等，沿光路方向，方向判别标样5的具有POWER值的面在前，标准平面在后，这样当平面光波通过方向判别标样5后，会形成一个几乎标准的球面波。
方向判别标样5可用于判断光学均匀性测试中光波畸变的方向。方向判别标样5采用石英玻璃制作，因为石英玻璃的稳定性较好，受温度影响较小。方向判别标样5可安装在金属夹具9中，以方便测试。方向判别标样5可以做多个，一个面做成标准平面，另一个面分别做成POWER值为0.1-1.5。
为了保证方向判别标样5和待测样品6的绝对平行，使反射损失减少到最小，可以将方向判别标样5与待测样品6紧密结合，中间采用折射液填充空气，如图3所示；或将方向判别标样5与两边都紧密结合有专用贴置板10的待测样品6紧密结合，中间同样采用折射液填充空气，如图4所示，这样的结构有利于将待测样品6的面形误差降到最低，因为专用贴置板10的两边都是标准平面，能在市场上直接买到，上述折射液的折射率与待测样品6的折射率相同。
本发明的测试方法包括以下步骤：
1)打开菲索干涉仪，放入待测样品6，调整反射镜7，得出干涉条纹图像S1，计算出待测样品6的POWER1值；
2)根据步骤1得到的POWER1值来选择不同的方向判别标样5，POWER1值大的选择POWER值大的方向判别标样5，POWER1值小的选择POWER值小的方向判别标样5，通常方向判别标样5的POWER值小于待测样品6的POWER1值；
3)将选择好的方向判别标样5放置于透反镜4和待测样品6之间，沿光路方向，方向判别标样(5)的具有POWER值的面在前，标准平面在后，调整反射镜7，得到干涉条纹图像S2，计算出POWER2值；也可以将方向判别标样5与待测样品6紧密结合，中间采用折射液填充空气，如图3所示；或将方向判别标样5与两边都紧密结合有专用贴置板10的待测样品6紧密结合，中间同样采用折射液填充空气，如图4所示；
4)根据POWER1值与POWER2值的大小，来判断待测样品6的光波畸变方向，如果POWER2值比POWER1值大，POWER2值约为方向判别标样5的POWER值，说明通过待测样品6的光波畸变方向和方向判别标样5的方向一致，为正值；如果POWER2值比POWER1值小，POWER2值约为方向判别标样5的POWER值，说明光波畸变方向和方向判别标样5相反，为负值。

Claims (9)

1.光学玻璃光学均匀性测试装置，包括菲索干涉仪，其特征在于：在所述菲索干涉仪上的透反镜(4)和反射镜(7)之间放置方向判别标样(5)，所述方向判别标样(5)一个面做成标准平面，另一个面做成具有POWER值的面，且各个方向的PV值相等，沿光路方向，方向判别标样(5)的具有POWER值的面在前，标准平面在后。
2.如权利要求1所述的光学玻璃光学均匀性测试装置，其特征在于：所述方向判别标样(5)采用石英玻璃制作。
3.如权利要求1所述的光学玻璃光学均匀性测试装置，其特征在于：所述POWER值为0.1-1.5。
4.光学玻璃光学均匀性测试装置的测试方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)打开菲索干涉仪干涉仪，放入待测样品(6)，调整反射镜(7)，得出干涉条纹图像S1，计算出待测样品(6)的POWER1值；
2)根据步骤1得到的POWER1值来选择不同的方向判别标样(5)，所述方向判别标样(5)一个面做成标准平面，另一个面做成具有POWER值的面，且各个方向的PV值相等；
3)将选择好的方向判别标样(5)放置于透反镜(4)和待测样品(6)之间，沿光路方向，方向判别标样(5)的具有POWER值的面在前，标准平面在后，调整反射镜(7)，得到干涉条纹图像S2，计算出POWER2值；
4)根据POWER1值与POWER2值的大小，来判断待测样品(6)的光波畸变方向。
5.如权利要求4所述的光学玻璃光学均匀性测试装置的测试方法，其特征在于：步骤2)所述的根据步骤1得到的POWER1值来选择不同的方向判别标样(5)是，POWER1值大的选择POWER值大的方向判别标样(5)，POWER1值小的选择POWER值小的方向判别标样(5)。
6.如权利要求5所述的光学玻璃光学均匀性测试装置的测试方法，其特征在于：所述方向判别标样(5)的POWER值小于待测样品(6)的POWER1值。
7.如权利要求4所述的光学玻璃光学均匀性测试装置的测试方法，其特征在于：将步骤3)所述方向判别标样(5)与待测样品(6)紧密结合，中间采用折射液填充空气，所述折射液的折射率与待测样品(6)的折射率相同。
8.如权利要求4所述的光学玻璃光学均匀性测试装置的测试方法，其特征在于：将步骤3)所述方向判别标样(5)与两边都紧密结合有专用贴置板(10)的待测样品(6)紧密结合，中间采用折射液填充空气，所述折射液的折射率与待测样品(6)的折射率相同。
9.如权利要求4所述的光学玻璃光学均匀性测试装置的测试方法，其特征在于：步骤4)所述根据POWER1值与POWER2值的大小，来判断待测样品(6)的光波畸变方向是，如果POWER2值比POWER1值大，POWER2值为方向判别标样(5)的POWER值，说明通过待测样品(6)的光波畸变方向和方向判别标样(5)的方向一致，为正值；如果POWER2值比POWER1值小，POWER2值为方向判别标样(5)的POWER值，说明光波畸变方向和方向判别标样(5)相反，为负值。
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