CN106197258B - 双通道双波长干涉检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种双通道双波长干涉检测装置，该装置包括第一激光光源干涉仪主机、第二激光光源干涉仪主机、转折反射镜、滑动导轨、扩束次镜、准直主镜和标准透射镜。其中第一激光光源干涉仪主机和第二激光光源干涉仪主机到转折反射镜之间的空间光束为第一小口径测量通道，标准透射镜后的光束为第二大口径测量通道。第一激光光源干涉仪主机和第二激光光源干涉仪主机分别可以输出两种不同的激光波长。测量时将待测反射镜置于光路中，本发明装置可以同时提供两种测量通道和测量波长，适合不同口径和对测量波长有特殊要求的光学元件波前畸变的测量。

Description

双通道双波长干涉检测装置
技术领域
本发明属于光学测量，特别是一种双通道双波长干涉检测装置。
背景技术
光干涉检测技术是一种以光波干涉原理为基础的计量测试方法，是公认的检测光学元件、光学系统最有效、最准确的手段之一。干涉仪釆用干涉检测技术，实现波长量级的非接触式测量，具有比其它类型的检测仪器更高的灵敏度与更好的易用性。20世纪70年代出现的移相干涉术(Phase-shifting interferometry)通过对干涉场的调制产生移相，再根据釆集的若干幅移相干涉图恢复待测物理量，显著提升了千涉检测的精度和自动化程度，被广泛应用于光学元件面形和光学系统成像质量的评价。
在高功率大型激光器系统中，如美国国家点火装置(NIF)和我国的神光系列装置，都需要大量高精度大口径光学元件，不同类型的光学元件工作波长也不相同。如对于加工元件而言，632.8nm测量波长干涉仪可以获得比较准确的结果，而对于某些特殊的薄膜类反射元件，其工作波长为1064nm，在检测过程中要求使用相同波长的干涉仪进行检测，这样才可以获得准确的测量结果。
美国ZYGO公司推出了大口径激光干涉仪系统，干涉仪主体为口径4英寸的PZT或波长移相式干涉仪，输出的波长主要为632.8nm和1064nm，釆用伽利略型望远系统扩展光束，从常规的4英寸口径扩展到12英寸、18英寸、24英寸、32英寸等。但是4英寸干涉仪主机的光源只能输出单一的波长，标准产品的主机工作波长为632.8nm，可以测量绝大多数经过光学冷加工后的光学基板元件。但是如果要测量工作波长为1064nm的大口径薄膜类光学元件，必须要再另外配备1064nm波长的4英寸干涉仪主机，同时还要配备相应大口径扩束系统和大口径标准镜才可以满足测量要求，然而进口整套大口径干涉仪的价格非常昂贵，这样大大的增加了检测的成本费用。
中国专利申请号“CN201410605364.2”设计了一种双波长菲索激光干涉仪，该装置采用两种激光光源，工作波长范围只在400nm到800nm之间，探测器为工作在可见光波段的CCD或CMOS，对于工作波长在1064nm的薄膜类光学元件仍然无法测量，且该装置只能提供一种测量通道，无法同时满足各种大小口径光学元件的测量要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决不同口径和不同工作波长的光学元件波前畸变测量的问题，提出一种双通道双波长干涉检测装置，该装置能够在光学元件的两个主要工作波长下准确测量出反射或者透射波前畸变，并可以适用于不同口径的光学元件的测量。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种双通道双波长干涉检测装置，其特征在于该装置包括第一激光光源干涉仪主机、第二激光光源干涉仪主机、第一转折反射镜、第二转折反射镜、滑动导轨、扩束次镜、准直主镜和标准透射镜，第二转折反射镜置于所述的滑动导轨上，沿第一激光光源干涉仪主机的激光输出方向依次是所述的第一转折反射镜、扩束次镜、准直主镜和标准透射镜，沿第二激光光源干涉仪主机的激光输出方向依次是所述的第二转折反射镜、扩束次镜、准直主镜和标准透射镜，第一激光光源干涉仪主机和第二激光光源干涉仪主机经相应的转折反射镜输出的空间光束为小口径测量通道，在所述的标准透射镜后的光束为大口径测量通道，所述的第一激光光源干涉仪主机和第二激光光源干涉仪主机分别输出不同的激光波长。
当要测量工作在第一激光光源波长光学元件的时候，将待测反射镜9置于所述的标准透射镜8之后的光路中，通过滑动导轨移动第二转折反射镜到光路之外，第一激光光源干涉仪出射小口径准直平行光束，光束经过第一转折反射镜后入射到扩束次镜中，扩束后的发散光束经过准直主镜后变成大口径平行光束，该平行光束一部分被标准透射镜8前表面反射沿原光路返回到第一激光光源干涉仪中作为参考光束，另一部分透过标准透射镜到达待测反射镜表面，被表面反射同样沿原光路返回到第一激光光源干涉仪主机中作为测量光束，参考光束和测量光束干涉形成干涉条纹图，通过移相和解包可计算得到待检反射镜的反射波前信息。
当要测量工作在第二激光光源波长光学元件的时候，将待测反射镜9置于所述的标准透射镜8之后的光路中，通过滑动导轨移动第二第二转折反射镜到光路之中，此时经过第一转折反射镜的反射光束被第二转折反射镜遮挡，第二激光光源干涉仪主机出射小口径准直平行光束，光束经过第二转折反射镜后入射到扩束次镜中，扩束后的发散光束经过准直主镜后变成大口径平行光束，该平行光束一部分被标准透射镜前表面反射沿原光路返回到第一激光光源干涉仪主机中作为参考光束，另一部分透过标准透射镜到达待测反射镜表面，被表面反射同样沿原光路返回到第一激光光源干涉仪主机中作为测量光束，参考光束和测量光束干涉形成干涉条纹图，通过移相和解包可计算得到待检反射镜的反射波前信息。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1、本发明装置利用不同工作波长的商用干涉仪主机，只需要一套扩束系统和标准镜就可以实现不同口径和不同工作波长的光学元件波前畸变测量，降低测量设备的成本费用。
2、本发明装置只需要移动第二转折反射镜，就可以快速的进行不同测量波长的切换，提高了测量的效率。
3、本发明装置可同时提供小口径和大口径两种测量通道，无需再进行设备位置的转移搬运，方便快捷。
附图说明
图1是本发明双通道双波长干涉检测装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明双通道双波长干涉检测装置结构示意图，由图可知，本发明双通道双波长干涉检测装置，包括第一激光光源干涉仪主机1、第二激光光源干涉仪主机2、第一转折反射镜3、第二转折反射镜4、滑动导轨5、扩束次镜6、准直主镜7和标准透射镜8，所述的第二转折反射镜4置于所述的滑动导轨5上，沿第一激光光源干涉仪主机1的激光输出方向依次是所述的第一转折反射镜3、扩束次镜6、准直主镜7和标准透射镜8，沿第二激光光源干涉仪主机2的激光输出方向依次是所述的第二转折反射镜4、扩束次镜6、准直主镜7和标准透射镜8，第一激光光源干涉仪主机和第二激光光源干涉仪主机经相应的转折反射镜输出的空间光束为小口径测量通道，在所述的标准透射镜(8)后的光束为大口径测量通道，所述的第一激光光源干涉仪主机和第二激光光源干涉仪主机分别输出不同的激光波长。
本实施例采用的第一激光光源干涉仪主机1是美国ZYGO公司生产的菲索共光路型干涉仪，口径Φ100mm，工作波长是632.8nm。第二激光光源干涉仪主机2也是美国ZYGO公司生产的菲索共光路型干涉仪，口径Φ100mm，工作波长是1064nm。扩束次镜6是单片凹透镜、准直主镜7是两片式双胶合透镜，两者之间的间距为2m，扩束后的光束口径为Φ410mm，扩束系统设计的残余波像差优于0.01λ(λ＝632.8nm)。标准透射镜8的有效测试口径为Φ400mm，标准面加工质量PV优于0.1λ(λ＝632.8nm)。
当要测量工作在第一激光光源波长光学元件的时候，将待测反射镜9置于所述的标准透射镜8之后的光路中，通过滑动导轨5将第二转折反射镜4移动到光路之外，第一激光光源干涉仪主机1出射小口径准直平行光束，光束经过第一转折反射镜4后入射到扩束次镜6中，扩束后的发散光束经过准直主镜7后变成大口径平行光束，该平行光束一部分被标准透射镜8前表面反射沿原光路返回到第一激光光源干涉仪主机1中作为参考光束，另一部分透过标准透射镜8到达待测反射镜9表面，被表面反射同样沿原光路返回到第一激光光源干涉仪主机1中作为测量光束，参考光束和测量光束干涉形成干涉条纹图，通过干涉仪主机移相和解包可计算得到待检反射镜的反射波前信息。
当要测量工作在第二激光光源波长光学元件的时候，将待测反射镜9置于所述的标准透射镜8之后的光路中，通过滑动导轨5将第二转折反射镜4移动到光路之中，此时经过第一转折反射镜3的反射光束被第二转折反射镜4遮挡，第二激光光源干涉仪主机2出射小口径准直平行光束，光束经过第二转折反射镜4后入射到扩束次镜6中，扩束后的发散光束经过准直主镜7后变成大口径平行光束，该平行光束一部分被标准透射镜8前表面反射沿原光路返回到第一激光光源干涉仪主机2中作为参考光束，另一部分透过标准透射镜8到达待测反射镜9表面，被表面反射同样沿原光路返回到第一激光光源干涉仪主机2中作为测量光束，参考光束和测量光束干涉形成干涉条纹图，通过干涉仪主机移相和解包可计算得到待检反射镜的反射波前信息。
将所述的扩束次镜6、准直主镜7和标准透射镜8从光路中移去，将待测反射镜9置于光路中，就可以进行小口径测量。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或者替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。

Claims (1)

1.一种双通道双波长干涉检测装置，其特征在于该装置包括第一激光光源干涉仪主机(1)、第二激光光源干涉仪主机(2)、第一转折反射镜(3)、第二转折反射镜(4)、滑动导轨(5)、扩束次镜(6)、准直主镜(7)和标准透射镜(8)，所述的第二转折反射镜(4)置于所述的滑动导轨(5)上，沿第一激光光源干涉仪主机(1)的激光输出方向依次是所述的第一转折反射镜(3)、扩束次镜(6)、准直主镜(7)和标准透射镜(8)，沿第二激光光源干涉仪主机(2)的激光输出方向依次是所述的第二转折反射镜(4)、扩束次镜(6)、准直主镜(7)和标准透射镜(8)，第一激光光源干涉仪主机和第二激光光源干涉仪主机经相应的转折反射镜输出的空间光束为小口径测量通道，在所述的标准透射镜(8)后的光束为大口径测量通道，将所述的扩束次镜(6)、准直主镜(7)和标准透射镜(8)从光路中移去，将待测反射镜(9)置于光路中，就可以进行小口径测量；所述的第一激光光源干涉仪主机和第二激光光源干涉仪主机分别输出不同的激光波长。
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