CN102288129B - 双折射晶体光学元件面形偏差测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种使用氦氖激光器及柱透镜搭建的能够测试双折射晶体加工而成的光学元件面形偏差的测试系统，具有成本低、测试方法简单、测试速度较快等优点，适用于大型企业对批量双折射晶体加工而成的光学元件面形偏差的测试。该发明的使用能够克服现有传统光学元件面形偏差的光学测量系统比较敏感不容易调试、对环境要求较高、测量范围相对较小等缺点，大幅度提高通信、仪器等产业测试光学元件的表面加工质量的速度，对产品的质量、可靠性及寿命也有很大的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学元件面形偏差测试系统，尤其是指一种能够测试双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差的测试系统。本发明广泛适用于要求测试双折射晶体光学元件面形偏差的各个领域，尤其是适用于大型企业对批量双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差的测试，成本低，速度快。
背景技术
目前，通信、仪器、测试等领域中越来越多的产品内部都包含有光学元件，特别是使用双折射晶体加工的光学元件，而光学元件的表面加工质量尤其是光学元件的面形偏差不仅直接影响光学元件的使用性能，而且对产品的质量、可靠性及寿命也至关重要。
现在较为成熟的用于测试光学元件面形偏差的光学测量方法主要有差频法、扫描法、干涉法、衍射法等，这些方法的测试分辨率及测量精度非常高，但是也存在明显的不足，如系统比较敏感不容易调试、对环境要求较高、测量范围相对较小等。
发明内容
为了快速方便的测试双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差，本发明提供了一种能够测试双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差的测试系统，该测试系统成本较低、测试方法简单、测试速度较快，适用于大型企业对批量双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差的测试。
本发明所采用的技术方案为：
氦氖激光器出射的光通过柱透镜后成为水平单波长线光源，并入射到光学元件的待测平面上，入射光经过双折射晶体的光学元件后折射光分为两束(o光和e光)后再被待测平面反射回到第二接收屏，此时第二接收屏会接收到o光和e光的反射光。通过观察及测量第二接收屏上o光和e光的水平程度及距离，以及测试待测表面与接收屏之间的距离便可以计算出该光学元件待测平面的面形偏差以及两个平面间的夹角。
本发明广泛适用于要求测试双折射晶体光学元件面形偏差的各个领域，尤其是适用于大型企业对批量双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差的测试，成本低，速度快。
附图说明
图1为双折射晶体光学元件面形偏差测试系统结构图。
图中各附图标记的含义为：
1～氦氖激光器及其支架；2～柱透镜及其支架；3～六维调整架及待测元件夹具；4～第一接收屏；5～第二接收屏。
图2为双折射晶体光学元件面形偏差角度计算原理图。
具体实施方式
为了快速方便的测试双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差，本发明提供了一种能够测试双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差的测试系统。本发明测试方法简单、测试速度较快，适用于大型企业对批量双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差的测试。该面形偏差的测试系统包括氦氖激光器及其支架1；柱透镜及其支架2；六维调整架及待测元件夹具3；第一接收屏4；第二接收屏5。下面以双折射晶体加工的楔形棱镜为例来具体详细说明该面形偏差测试系统的具体实施方式。
该面形偏差测试系统的具体实施方式包含两个部分：
(一)系统的组装：
(1)光源的水平调整。将氦氖激光器固定在激光器支架上，调节激光器，使得出射的点光源在一条直线，然后将支架固定在防震平台上；将柱透镜放在柱透镜支架上，并放在氦氖激光器前，调节柱透镜，使得柱透镜出射的线光源呈水平状态后，固定柱透镜和柱透镜支架。
(2)待测楔形棱镜的水平调整。将待测楔形棱镜装在夹具上，再将夹具装在6维调整架上，调节6维调整架，并对准楔形棱镜的透射光即激光的中心位置要打在楔形棱镜上而且楔形棱镜的水平边需与激光足够平行。检查在楔形棱镜后面的第一接收屏上的两束透射光的亮度与粗细，肉眼看不出差异，说明楔形棱镜处于水平状态，否则需调整6维调整架直至楔形棱镜处于水平。
(二)偏差的测试
(1)待测平面面形偏差的测试：
用一个直角尺检查氦氖激光器及柱透镜出射的线光是否水平，如果标尺两边不在一个高度上则调节光源方向直到水平并固定好光源位置
调整6维调整架，使从楔形棱镜前表面反射回来的光的中心位置与激光器的出光位置重合，即反射光按原路返回，此时测量出o光的反射光垂直于纸面方向打在第二接收屏上，测试第二接收屏o光两端的高度差异ΔH，则ΔH即为待测平面面形偏差。本发明的面形偏差测试精度为0.1mm。
(2)待测元件楔形夹角的测试：
调整6维调整架，将楔形棱镜的反射光慢慢往左移，直到没有被遮挡，移动幅度要尽可能的小，测量出o光到反射光的高度差，记为H，注意应记录光线的中心位置，并测量出楔形棱镜到第二接收屏的距离，记为L，如图2所示，tanα＝H/L，则可计算出楔形棱镜的角度α。
通过以上结构及测试方法的描述，本发明的实质性特征已明确，其效果主要归结为以下几点：
1、该发明可以快速测试出双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差d的角度。
2、本发明的系统稳定、容易调试、对环境要求不高而且测量范围相对较大。
3、本发明尤其适用于大型企业对批量双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差的测试，成本低，速度快。
综上所述，本发明能够测试双折射晶体加工而成的光学元件的面形偏差的测试系统通过实施例的具体描述，其结构特征及测试方法已被详细地公示，但凡基于上述实施例及其测试方法所作的等效替换或简单修改，均应该被包含于本发明专利请求的专利保护范围之内。
Claims (2)
1.双折射晶体光学元件面形偏差测试系统，其特征在于：包括氦氖激光器及其支架(1)、柱透镜及其支架(2)、六维调整架及待测光学元件的夹具(3)以及相隔一定距离的两个接收屏，第一接收屏(4)和第二接收屏(5)，其中待测的光学元件为双折射晶体加工而成，能够将单波长线光源入射的光折射后分为o光和e光两束光；柱透镜放在氦氖激光器前，调节柱状透镜，使得所述的柱透镜能够将氦氖激光器出射的点光源转化为平行于水平面的单波长线光源，用于光学元件面形偏差的测试；待测光学镜片装在夹具上，夹具装在六维调整架上，调节六维调整架；第一接收屏(4)位于待测光学元件的后面，用于接收待测光学元件的透射光，从而判断待测光学元件是否调节水平，用来对待测光学元件进行校准，可以提高测试系统的准确性；通过调整六维调整架，使从待测光学元件前表面反射回来的光的中心位置与激光器的出光位置重合，即反射光按原路返回，此时o光反射光能发射到第二接收屏上，然后读取o光两端的高度差异即可测试出待测平面的面形偏差。
2.根据权利要求1所述的双折射晶体光学元件面形偏差测试系统，其特征在于调整六维调整架，将双折射晶体加工而成的待测光学元件的反射光慢慢往左移，直到没有被遮挡，测量出o光到反射光的高度差H以及光学元件到第二接收屏的距离L，则可计算出待测光学元件元件两个平面的夹角α。
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