CN105674902A - 光学镜组镜面间隙测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

一种光学镜组镜面间隙测量装置和测量方法，包括：低相干光源、激光测长光源、红光指示光源、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第一光纤环形器、第二光纤环形器、第一光纤准直器、电机驱动移动平台、可移动扫描反射镜、第二光纤准直器、四维调整架、可调焦准直器、待测镜组、安装架、光纤后向反射镜、光电探测器、平衡光电探测器、连接光纤。本发明通过平衡差分测量的方法，同时利用耦合器的两路输出，去除本底干扰信号，使干涉信号强度增大一倍，可用于光学镜组的高精度装调。

Description

光学镜组镜面间隙测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及测量装置，特别是一种光学镜组镜面间隙测量装置和测量方法。

背景技术

在大部分光学系统中，透镜是最基本的光学元件，其中心厚度的加工精度和透镜安装时的相对位置决定了光学系统的成像质量。特别是对于高精密光学系统，对透镜中心厚度和镜面间隔的公差有着严格的要求，利用传统的测量方法难以满足要求。为弥补接触式测量的不足，国内外提出了较多的非接触式测量方法，如光学共焦法、白光色散法、图像测量法等，但对于多器镜组仍然难以同时测量每一片透镜的中心厚度和镜面间距。

在现有技术1中，“白光干涉透镜中心厚度测量系统及方法”(见中国专利CN104154869A)中，公开了一种利用白光干涉对透镜中心厚度进行测量的测量方法，其测量简单快捷，但迈克尔逊干涉结构本身存在回波干扰的问题，反射光返回到激光器中会对激光器的稳定性造成影响，而且迈克尔逊干涉测量系统属于非平衡探测，该情况下仅利用了耦合器的一路输出信号(另一路返回到激光器中)，光电探测器探测到的不仅仅是干涉信号，还包括直流本底信号，而直流本底信号本身含有强度起伏噪声，并非绝对的直流，以上问题都会对测量结果造成影响。

在现有技术2中，“高精度光学间隔测量装置和测量方法”(参见中国专利CN104215176A)中，公开了一种基于光纤迈克尔逊干涉原理的测量方法，其采用双光纤耦合器结构实现白光干涉测量结构和激光测长结构的共光路设计，消除环境因素对光纤结构的影响，但双光纤耦合器的设计会使镜面反射光信号经过多次衰减，最后的输出信号较弱，难以对多透镜结构镜组进行测量，可测范围相对较小。

发明内容

本发明的目的是为解决现有镜面间距测量装置中因待测镜面反射信号弱而降低测量范围和测量精度的技术问题，提出一种光学镜组镜面间隙测量装置和测量方法，通过平衡差分测量的方法，同时利用耦合器的两路输出，去除本底干扰信号，使干涉信号强度增大一倍。

本发明解决现有技术问题采用的技术方案如下：

一种光学镜组镜面间隙测量装置，为马赫-曾德干涉仪结构，特点在于包括：低相干光源、激光测长光源、红光指示光源、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第一光纤环形器、第二光纤环形器、延迟扫描臂、第一光纤准直器、电机驱动移动平台、可移动扫描反射镜、第二光纤准直器、四维调整架、可调焦准直器、测量臂、待测光学镜组、安装架、光纤后向反射镜、光电探测器、平衡光电探测器和连接光纤；所述的低相干光源的输出端与第一光纤耦合器第一端口相连接，所述的第一光纤环形器的第一端口和所述的第二光纤环形器的第一端口分别与所述的第一光纤耦合器的第三端口和第四端口相连接；所述的延迟扫描臂的第一光纤准直器的输入端与所述的第一光纤环形器的第二端口相连接；所述的光纤后向反射镜的输入端和所述的延迟扫描臂的第二光纤准直器的输入端分别与所述的第三光纤耦合器的第一端口和第二端口相连接；所述的激光测长光源的输出端和所述的光电探测器的输入端分别与所述的第三光纤耦合器第三端口和第四端口相连接；所述的可调焦准直器固定在所述的四维调整架上，所述的指示光源的输出端与所述的可调焦准直器输入端相连接；所述的第一光纤环形器的第三端口和所述的第二光纤环形器的第三端口分别与所述的第二光纤耦合器第一端口和第二端口相连接；所述的平衡光电探测器的两个输入端与所述的第二光纤耦合器第三端口和第四端口相连接。

所述的低相干光源为超辐射发光二极管，为宽带光源，中心波长1310nm，相干长度较短，作为测量系统的干涉测量光源。

所述的激光测长光源为分布式反馈激光器，线宽很窄，中心波长1550nm，作为测量系统的测长定位光源。

所述的红光指示光源为激光二极管，发出的红色指示光用以配合待测镜组光轴位置的调节。

所述的第一光纤耦合器和第二光纤耦合器为工作波长1310nm，分束比为50:50光纤耦合器，分别用于低相干光的分束和测量光与扫描反射镜反射光的干涉耦合。

所述的第三光纤耦合器为工作波长1550nm，分束比50:50的光纤耦合器，用于测长激光的分束并输出干涉测长信号。

所述的第一光纤环形器和第二光纤环形器为工作波长1310nm，三端口的光纤环形器，用于将入射光和反射光分离。

所述的连接光纤均为单模保偏光纤，避免由于偏振模色散引起的测量误差。

测量装置中低相干光源发出的测量光束经过第一光纤耦合器分为两束，一束通过光纤环形器进入延迟扫描臂中，另一束通过光纤环形器和可调焦准直器进入测量臂中。在延迟扫描臂中，光束经过第一光纤准直器准直后被可移动扫描反射镜所反射，反射光束通过光纤环形器进入第二光纤耦合器中。在测量臂中，光束经过可调焦准直器聚焦在待测镜组的合适位置，各表面的反射光束通过光纤环形器进入第二光纤耦合器中。可移动扫描反射镜在扫描过程中，当其反射光束与测量臂中待测镜组中某一反射面的反射光束的光程差为零时，会在第二光纤耦合器中产生干涉极大值，通过光纤耦合器分为相位差为π的干涉信号输出，经过平衡光电探测器中的差分结构去除直流分量。

测量装置中激光测长光源发出的测长光束经过第三光纤耦合器分为两束，一束经过光纤反射镜反射后返回到光纤耦合器中，另一束经过第二光纤准直器被可移动扫描反射镜所反射，反射光返回到第三光纤耦合器中，两路反射光在第三光纤耦合器中产生干涉，干涉信号通过光电探测器所接收。

利用上述光学镜组镜面间距测量装置对待测光学镜组光学间距的测量方法，该方法包括下列步骤：

①将待测光学镜组固定在安装架上，将待测光学镜组放置在可调焦准直器后600mm～900mm之间的某个位置，将红光指示光源通过光纤连接到可调焦准直器的输入端，打开红光指示光源，通过四维调整架调节可调焦准直器使光束汇聚到待测光学镜组内部，调节所述的可调焦准直器的光轴指向，使待测光学镜组各表面反射回来的光在所述的可调焦准直器的镜面成一个点，则待测光学镜组的光轴与可调焦准直器的光轴重合；

②关闭红光指示光源，将第二光纤环形器的第二端口的输出光纤与所述的可调焦准直器的输入端相连接，打开所述的低相干光源和激光测长光源，调节所述的可调焦准直器，使待测光学镜组的各表面反射光的耦合强度尽可能强；

③所述的延迟扫描臂的电机驱动位移平台，带动可移动扫描反射镜进行匀速扫描，使所述的第三光纤耦合器第四端口输出的激光干涉测长信号输入到光电探测器中，该光电探测器将激光干涉测长信号转换电信号，使所述的第二光纤耦合器的第三端口和第四端口输出的低相干测量信号输入到平衡光电探测器中，并通过平衡光电探测器将低相干测量信号转换电信号，通过数据采集卡同步采集所述的光电探测器和平衡光电探测器输出的电信号，采集数据输入计算机中；

④计算机利用计算程序定位低相干测量信号中待测光学镜组各个表面对应的干涉峰值位置，并确定干涉峰值采样点的位置，将该采样点位置对应到激光测长干涉信号相同采样点位置，通过七步相移算法计算出激光测长干涉信号在该采样点的相位值φ_i，I_i-3～I_i+3是以第i个干涉峰值采样点位置为中心连续7个激光测长采样点的强度值，其计算公式为：

$\mathrm{\φ}=arctan\left(\frac{4(2I_i-I_{i-2}-I_{i+2})}{I_{i-3}-7I_{i-1}+7I_{i+1}-I_{i+3}}\right)$

通过相位解包裹算法对计算出的相位值进行展开，则待测透镜组的每个间隙的物理厚度为：

$D_{mea}=\frac{n_{g,air}\left({\mathrm{\λ}}_1\right)}{n_g\left({\mathrm{\λ}}_1\right)\·n_{air}\left({\mathrm{\λ}}_2\right)}\·\frac{({\mathrm{\φ}}_{i+1}-{\mathrm{\φ}}_i)\·{\mathrm{\λ}}_2}{4\mathrm{\π}}$

式中，λ₁为低相干光波长，λ₂为测距激光波长，n_g,air(λ₁)为空气在光波长λ₁下的群折射率，n_g(λ₁)为所测透镜组中透镜材料在光波长λ₁下的群折射率，n_air(λ₂)为空气在光波长λ₂下的折射率，φ_i+1和φ_i分别为低相干光干涉信号相邻峰值位置对应的激光测长信号采样点解包裹后的相位值。

与在先技术相比，本发明具有下列技术优点：

1)本发明提出的基于马赫-曾德干涉原理的高精度光学间隔测量装置属于非接触式测量，能够有效地解决接触式及间接式测量光学间隔所带来的缺点，与迈克尔逊干涉结构相比，克服了回波干扰对光源本身的影响，测量范围大且精度高，可一次性测量一组光学系统中多组光学间隔。

2)本发明采用马赫-曾德干涉结构，使干涉测量信号分两路输出，且两路信号具有π的相位差，利用差分测量结构消除直流干扰，提高干涉信号的信噪比，使干涉峰值能够准确定位。

3)本发明采用测长系统与测量系统分离式的设计结构，便于采用不同的测长方式，除激光测长方式外，还可利用光栅尺信号或编码器信号进行距离测量，以满足不同测量精度的需求。

附图说明

图1是本发明光学镜组镜面间隙测量装置总图；

图2是平衡探测原理图；

图3是超辐射发光二极管的输出光谱图；

图4是同步采集得到的低相干测量信号和激光测距信号图。

图1中：1是低相干光源；2是激光测长光源；3是红光指示光源；4是第一光纤耦合器；5是第二光纤耦合器；6是第三光纤耦合器；7是第一光纤环形器；8是第二光纤环形器；9是延迟扫描臂；901是第一光纤准直器；902是电机驱动移动平台；903是可移动扫描反射镜；904是第二光纤准直器；10是四维调整架；11是可调焦准直器；12是测量臂；1201是待测镜组；1202是安装架；13是光纤后向反射镜；14是光电探测器；15是平衡光电探测器；16是连接光纤。

图2中：5是第二光纤耦合器；15是平衡光电探测器；1501是第一光电探测器；1502是第二光电探测器；1503是差分放大器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明光学镜组镜面间隙测量装置，包括：低相干光源1、激光测长光源2、红光指示光源3、第一光纤耦合器4、第二光纤耦合器5、第三光纤耦合器6、第一光纤环形器7、第二光纤环形器8、延迟扫描臂9、四维调整架10、可调焦准直器11、测量臂12、光纤后向反射镜13、光电探测器14、平衡光电探测器15、连接光纤16。

低相干光源1的输出端连接在第一光纤耦合器4一侧的一个输入端口(端口Ⅰ)，第一光纤环形器7的第一端口和第二光纤环形器8的第一端口分别连接在第一光纤耦合器4的两个输出端口(第三端口Ⅲ和第四端口Ⅳ)；延迟扫描臂9的一端与第一光纤环形器7的第二端口连接；光纤后向反射镜13的输入端和延迟扫描臂9的另一端分别连接在第三光纤耦合器6的第一端口Ⅰ和第二端口Ⅱ；所述的激光测长光源2的输出端和光电探测器14的输入端分别连接在第三光纤耦合器6的第三端口Ⅲ和第四端口Ⅳ；所述的指示光源3的输出端与可调焦准直器11连接；第一光纤环形器7的第三端口Ⅲ和第二光纤环形器8的第三端口Ⅲ分别连接在第二光纤耦合器5的第一端口Ⅰ和第二端口Ⅱ；平衡光电探测器15连接在第二光纤耦合器5的第三端口Ⅲ和第四端口Ⅳ。

所述的延迟扫描臂9包括两个光纤准直器901和904、电机驱动位移平台902、可移动扫描反射镜903。第一光纤准直器901放置于延迟扫描臂9的最前端，延迟扫描臂9通过第一光纤准直器901与第一光纤环形器7连接，低相干测量光束通过第一光纤准直器901准直后入射到可移动扫描反射镜903上并反射回到第一光纤环形器7中；第二光纤准直器904放置于延迟扫描臂9的最后端，延迟扫描臂9通过第二光纤准直器904与第三光纤耦合器6连接，激光测长光束通过第二光纤准直器904准直后入射到可移动扫描反射镜903上并反射回到第三光纤耦合6中。可移动扫描反射镜903安装在一个电机驱动位移平台902上，测量过程中以一定的速度匀速运动，其位置通过测量激光测长光束分别在光纤后向反射镜13和可移动扫描反射镜903的反射光束所产生的干涉信号得到。

所述的测量臂12包括待测镜组1201和安装架1202。测量臂12前端的四维调整架10对可调焦准直器11进行固定并进行指向和位置调节，保证其光轴与待测镜组1201的光轴重合。可调焦准直器11放置于测量臂12的最前端，可以通过调整测量光束聚焦的位置，保证待测镜组1201中透镜前后表面反射回来的光束大部分回到可调焦准直器11中。

所述的低相干光源1发出的测量光束经过第一光纤耦合器4分为两束，一束通过光纤环形器7进入延迟扫描臂9中，另一束通过光纤环形器8和可调焦准直器11进入测量臂12中。在延迟扫描臂9中，光束经过第一光纤准直器901准直后被可移动扫描反射镜903所反射，反射光束通过光纤环形器7进入第二光纤耦合器5中。在测量臂12中，光束经过可调焦准直器11聚焦在待测镜组1201的合适位置，各表面的反射光束通过光纤环形器8进入第二光纤耦合器5中。可移动扫描反射镜903在扫描过程中，当其反射光束与测量臂12中待测镜组1201中某一反射面的反射光束的光程差为零时，会在第二光纤耦合器5中产生干涉极大值，通过光纤耦合器5分为相位差为π的干涉信号输出，经过平衡光电探测器15中的差分结构去除直流分量。

所述的光纤耦合器5及平衡光电探测器15的结构如图2所示，E_s和E_r分别为测量臂12和延迟扫描臂9反射回到光纤耦合器5中的信号光场和参考光场，E₊和E_-分别为信号光场和参考光场通过光纤耦合器5后两端的输出干涉光场：

$E_{+}=\frac{1}{\sqrt{2}}(E_s{e}^{-iwt}+E_r{e}^{-iwt-\frac{\mathrm{\π}}{2}i})$

$E_{-}=\frac{1}{\sqrt{2}}(E_s{e}^{-iwt-\frac{\mathrm{\π}}{2}i}+E_r{e}^{-iwt})$

式中w为测量光频率，t为时间。

所述的平衡光电探测器15正负两端光电探测器1501和1502所接收到的光电信号为：

$I_{+}=<\left|E_{+}^2\right|>=\frac{1}{2}<\left(\right|E_s{|}^2+|E_r{|}^2+E_s{E_r}^{*}{e}^{\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}i}+{E_s}^{*}{E}_r{e}^{-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}i})>$

$I_{-}=<\left|E^2\right|>=\frac{1}{2}<\left(\right|E_s{|}^2+|E_r{|}^2+E_s{E_r}^{*}{e}^{-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}i}+{E_s}^{*}{E}_r{e}^{\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}i})>$

式中E_r ^*和E_s ^*分别为E_r和E_s的共轭光场。

所述的平衡光电探测器15中差分放大电路1503输出的信号为：

I＝I₊-I_-＝i＜(E_sE_r ^*-E_s ^*E_r)＞＝2＜Im(E_sE_r ^*)＞

在平衡探测系统中，到达平衡光电探测器15正负两端的光信号的平均功率相等而干涉信号项有π的相位差，经过差分放大结构后，本底信号相消，干涉信号增强一倍。

测量装置中激光测长光源2发出的测长光束经过第三光纤耦合器6分为两束，一束经过光纤反射镜13反射后返回到光纤耦合器6中，另一束经过第二光纤准直器904被可移动扫描反射镜903所反射，反射光返回到第三光纤耦合器6中，两路反射光在第三光纤耦合器6中产生干涉，干涉信号通过光电探测器14所接收。测长系统与测量系统采用分离式的设计结构，除激光测长方式外，还可利用光栅尺信号或编码器信号进行距离测量，以满足不同测量精度的需求。

所述的光电探测器14和平衡光电探测器15所接收到的干涉信号转换为电信号后通过数据采集卡同步采集，低相干光测量信号的峰值位置对应到激光测长干涉信号的相应位置，通过相邻峰值间激光测长干涉信号的相位差计算出待测镜组1201的光学间距。

本实施例中，低相干光源1为超辐射发光二极管，中心波长λ₁＝1310nm，输出功率为17mW，半峰值带宽Δλ＝83nm，相干长度约为9.3μm，作为系统的测量光源，图3为超辐射发光二极管的输出光谱图；激光测长光源2为分布式反馈激光器，中心波长λ₂＝1550nm，3dB线宽为200kHz，输出功率为10mW，作为扫描结构测长光源；红光指示光源3为激光二极管，中心波长λ＝650nm，半峰值带宽Δλ＝30nm，输出功率为7mW，用于调节可调焦透镜使待测镜组1201的光轴与测量臂12中测量光束的的光轴重合

本实施例中，第一光纤耦合器4和第二光纤耦合器5的工作波长为1310nm，分束比为50:50，分别用于低相干光的分束和测量光与可移动扫描反射镜903反射光的干涉耦合；第三光纤耦合器6的工作波长为1550nm，分束比为50:50，用于测长激光的分束并输出干涉测长信号；第一光纤环形器7和第二光纤环形器8工作波长为1310nm，是三端口的光纤环形器，用于将入射光和反射光分离。

本实施例中，光电探测器14为InGaAs光电探测器，光谱响应范围为900nm～1700nm，用于探测1550nm激光测长束所产生的干涉信号；平衡光电探测器15为InGaAs平衡光电探测器，光谱响应范围为900nm～1700nm，用于探测1310nm测量光束所产生的干涉信号，通过其内部的差分结构，将光纤耦合器5中输出的两路具有相位差为π的干涉信号进行差分，去除直流干扰信号，并将干涉信号放大两倍，有利于对弱信号的提取。

利用上述光学镜组镜面间距测量装置对待测光学镜组光学间距的测量方法，该方法包括下列步骤：

步骤一、将待测光学镜组1201固定在安装架1202上，将其放置在可调焦准直器11后600mm～900mm之间的某个位置，将红光指示光源3通过光纤连接到可调焦准直器11的输入端，打开红光指示光源3，调节可调焦准直器11使光束汇聚到待测镜组1201内部，并通过四维调整架10调节所述的可调焦准直器11的光轴指向，使待测镜组1201各表面反射回来的光在所述的可调焦准直器11的镜面成一个点，则待测镜组1201的光轴与可调焦准直器11的光轴重合；

步骤二、关闭红光指示光源3，将第二光纤环形器8的第二端口的输出光纤与所述的可调焦准直器11的输入端相连接，打开所述的低相干光源1和激光测长光源2，调节所述的可调焦准直器11，使待测光学镜组1201的各表面反射光的耦合强度尽可能强；

步骤三、所述的延迟扫描臂9的电机驱动位移平台902，带动可移动扫描反射镜903进行匀速扫描，使所述的第三光纤耦合器6第四端口输出的激光干涉测长信号输入到光电探测器14中，并通过光电探测器14将激光干涉测长信号转换电信号，使所述的第二光纤耦合器6第三端口和第四端口输出的低相干测量信号输入到平衡光电探测器15中，并通过平衡光电探测器15将低相干测量信号转换电信号，通过数据采集卡同步采集光电探测器14和平衡光电探测器15输出的电信号，采集数据输入计算机中。

步骤四、利用计算程序定位低相干测量信号中待测光学镜组1201各个表面对应的干涉峰值位置，并确定干涉峰值采样点的位置，将该采样点位置对应到激光测长干涉信号相同采样点位置，通过七步相移算法计算出激光测长干涉信号在该采样点的相位值φ_i，I_i-3～I_i+3是以第i个干涉峰值采样点位置为中心连续7个激光测长采样点的强度值，其计算公式为：

$\mathrm{\&phi;}=arctan\left(\frac{4(2I_i-I_{i-2}-I_{i+2})}{I_{i-3}-7I_{i-1}+7I_{i+1}-I_{i+3}}\right)$

通过相位解包裹算法对计算出的相位值进行展开。则待测光学镜组1201的间隙的物理厚度为：

$D_{mea}=\frac{n_{g,air}\left({\mathrm{\&lambda;}}_1\right)}{n_g\left({\mathrm{\&lambda;}}_1\right)\&CenterDot;n_{air}\left({\mathrm{\&lambda;}}_2\right)}\&CenterDot;\frac{({\mathrm{\&phi;}}_{i+1}-{\mathrm{\&phi;}}_i)\&CenterDot;{\mathrm{\&lambda;}}_2}{4\mathrm{\&pi;}}$

式中，λ₁为低相干光波长，λ₂为测距激光波长，n_g,air(λ₁)为空气在光波长λ₁下的群折射率，n_g(λ₁)为所测透镜组中透镜材料在光波长λ₁下的群折射率，n_air(λ₂)为空气在光波长λ₂下的折射率，φ_i+1和φ_i分别为低相干光干涉信号相邻峰值位置对应的激光测长信号采样点解包裹后的相位值。

Claims (9)

1.一种光学镜组镜面间隙测量装置，为马赫-曾德干涉仪结构，特征在于包括：低相干光源(1)、激光测长光源(2)、红光指示光源(3)、第一光纤耦合器(4)、第二光纤耦合器(5)、第三光纤耦合器(6)、第一光纤环形器(7)、第二光纤环形器(8)、延迟扫描臂(9)、第一光纤准直器(901)、电机驱动移动平台(902)、可移动扫描反射镜(903)、第二光纤准直器(904)、四维调整架(10)、可调焦准直器(11)、测量臂(12)、待测光学镜组(1201)、安装架(1202)、光纤后向反射镜(13)、光电探测器(14)、平衡光电探测器(15)和连接光纤(16)；所述的低相干光源(1)的输出端与第一光纤耦合器(4)第一端口(端口Ⅰ)相连接，所述的第一光纤环形器(7)的第一端口(端口Ⅰ)和所述的第二光纤环形器(8)的第一端口(端口Ⅰ)分别与所述的第一光纤耦合器(4)第三端口(端口Ⅲ)和第四端口(端口Ⅳ)相连接；所述的延迟扫描臂(9)的第一光纤准直器(901)的输入端与所述的第一光纤环形器(7)的第二端口(端口Ⅱ)相连接；所述的光纤后向反射镜(13)的输入端和所述的延迟扫描臂(9)的第二光纤准直器(904)的输入端分别与所述的第三光纤耦合器(6)的第一端口(端口Ⅰ)和第二端口(端口Ⅱ)相连接；所述的激光测长光源(2)的输出端和所述的光电探测器(14)的输入端分别与所述的第三光纤耦合器(6)第三端口(端口Ⅲ)和第四端口(端口Ⅳ)相连接；所述的可调焦准直器(11)固定在所述的四维调整架(10)上，所述的指示光源(3)的输出端与所述的可调焦准直器(11)输入端相连接；所述的第一光纤环形器(7)的第三端口(端口Ⅲ)和所述的第二光纤环形器(8)的第三端口(端口Ⅲ)分别与所述的第二光纤耦合器(5)第一端口(端口Ⅰ)和第二端口(端口Ⅱ)相连接；所述的平衡光电探测器(15)的两个输入端与所述的第二光纤耦合器(5)第三端口(端口Ⅲ)和第四端口(端口Ⅳ)相连接。

2.根据权利要求1所述的光学镜组镜面间隙测量装置，其特征在于所述的低相干光源(1)为超辐射发光二极管，中心波长1310nm。

3.根据权利要求1所述的光学镜组镜面间隙测量装置，其特征在于所述的激光测长光源(2)为分布式反馈激光器，中心波长1550nm。

4.根据权利要求1所述的光学镜组镜面间隙测量装置，其特征在于所述的第一光纤耦合器(4)和第二光纤耦合器(5)为工作波长1310nm，分束比为50:50光纤耦合器。

5.根据权利要求1所述的光学镜组镜面间隙测量装置，其特征在于所述的第三光纤耦合器(6)为工作波长1550nm，分束比为50:50的光纤耦合器。

6.根据权利要求1所述的光学镜组镜面间隙测量装置，其特征在于所述的第一光纤环形器(7)和第二光纤环形器(8)为工作波长1310nm，三端口的光纤环形器。

7.根据权利要求1所述的光学镜组镜面间隙测量装置，其特征在于所述的光电探测器(14)光谱响应范围为900～1700nm，用于探测1550nm激光测长束所产生的干涉信号。

8.根据权利要求1所述的光学镜组镜面间隙测量装置，其特征在于所述的平衡光电探测器(15)光谱响应范围为900～1700nm，用于探测1310nm测量光束所产生的干涉信号。

9.利用权利要求1所述的光学镜组镜面间距测量装置对待测光学镜组光学间距的测量方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①将待测光学镜组(1201)固定在安装架(1202)上，将待测光学镜组(1201)放置在可调焦准直器(11)后600mm～900mm之间的某个位置，将红光指示光源(3)通过光纤连接到可调焦准直器(11)的输入端，打开红光指示光源(3)，通过四维调整架(10)调节可调焦准直器(11)使光束汇聚到待测光学镜组(1201)内部，调节所述的可调焦准直器(11)的光轴指向，使待测光学镜组(1201)各表面反射回来的光在所述的可调焦准直器(11)的镜面成一个点，则待测光学镜组(1201)的光轴与可调焦准直器(11)的光轴重合；

②关闭红光指示光源(3)，将第二光纤环形器(8)的第二端口(Ⅱ)的输出光纤与所述的可调焦准直器(11)的输入端相连接，打开所述的低相干光源(1)和激光测长光源(2)，调节所述的可调焦准直器(11)，使待测光学镜组(1201)的各表面反射光的耦合强度尽可能强；

③所述的延迟扫描臂(9)的电机驱动位移平台(902)，带动可移动扫描反射镜(903)进行匀速扫描，使所述的第三光纤耦合器(6)第四端口(端口Ⅳ)输出的激光干涉测长信号输入到光电探测器(14)中，并通过光电探测器(14)将激光干涉测长信号转换电信号，使所述的第二光纤耦合器(6)第三端口(端口Ⅲ)和第四端口(端口Ⅳ)输出的低相干测量信号输入到平衡光电探测器(15)中，并通过平衡光电探测器(15)将低相干测量信号转换电信号，通过数据采集卡同步采集所述的光电探测器(14)和平衡光电探测器(15)输出的电信号，采集数据输入计算机中；

④计算机利用计算程序定位低相干测量信号中待测光学镜组(1201)各个表面对应的干涉峰值位置，并确定干涉峰值采样点的位置，将该采样点位置对应到激光测长干涉信号相同采样点位置，通过七步相移算法计算出激光测长干涉信号在该采样点的相位值φ_i，I_i-3～I_i+3是以第i个干涉峰值采样点位置为中心连续7个激光测长采样点的强度值，其计算公式为：

$\mathrm{\&phi;}=\arctan \left(\frac{4(2I_i-I_{i-2}-I_{i+2})}{I_{i-3}-7I_{i-1}+7I_{i+1}-I_{i+3}}\right)$

通过相位解包裹算法对计算出的相位值进行展开，则待测光学镜组(1201)的间隙的物理厚度为：

$D_{mea}=\frac{n_{g,air}\left({\mathrm{\&lambda;}}_1\right)}{n_g\left({\mathrm{\&lambda;}}_1\right)\&CenterDot;n_{air}\left({\mathrm{\&lambda;}}_2\right)}\&CenterDot;\frac{({\mathrm{\&phi;}}_{i+1}-{\mathrm{\&phi;}}_i)\&CenterDot;{\mathrm{\&lambda;}}_2}{4\mathrm{\&pi;}}$

式中，λ₁为低相干光波长，λ₂为测距激光波长，n_g,air(λ₁)为空气在光波长λ₁下的群折射率，n_g(λ₁)为所测透镜组中透镜材料在光波长λ₁下的群折射率，n_air(λ₂)为空气在光波长λ₂下的折射率，φ_i+1和φ_i分别为低相干光干涉信号相邻峰值位置对应的激光测长信号采样点解包裹后的相位值。