CN115655146A - 一种面型测量系统和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面型测量系统和设备，面型测量系统包括按光路依次设置的准直扩束件、光束整形组件、分光件、样品台、第一反射件、探测器和第二反射件。其中，光束依次经过准直扩束件扩束准直，光束整形组件横向扩束后，经分光件分成样品光路和参考光路。样品光路经样品台后反射至第一反射件，第一反射件将光束垂直反射回样品台后，再经分光件反射至探测器中；参考光路射至第二反射件后，再经第二反射件反射经过分光件后反射至探测器。本发明通过折叠光路、二次折返、增设参考光路的方式提高面型测量系统的敏感性、稳定性、准确性，且采用直观的光斑测量方式、简易的组件降低测量成本，且拓宽了使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及面型仪技术领域，尤其涉及一种面型测量系统和设备。
背景技术
由于大面型光学平面的使用，对于面型检测的要求越来越高，但高精度面型测量仪成本高，需要配套的设备完成繁复的运算。
目前主要使用的是非接触性面型探测仪，其以光学手段为主，其中干涉型、扫描型最为常见。干涉型对于光源、环境使用要求高，设备昂贵且需要精确调试和繁复的运算才能得到高精度的结果。扫描型通过光束的成像再进行反演推算维度分布，相较于干涉型精度偏低，但需要繁琐的重现算法支持空间重构。因此，亟需一种敏感性、稳定性、准确性好，测量成本低的面型测量系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种面型测量系统和设备，敏感性、稳定性、准确性好，测量成本低。
本发明公开了一种面型测量系统，包括按光路依次设置的准直扩束件、光束整形组件、分光件、样品台、第一反射件、探测器和第二反射件；
其中，光束依次经过准直扩束件扩束准直，光束整形组件横向扩束后，经分光件分成样品光路和参考光路；
样品光路经样品台后反射至第一反射件，第一反射件将光束垂直反射回样品台后，再经分光件反射至探测器中；参考光路射至第二反射件后，再经第二反射件反射经过分光件后反射至探测器。
可选地，第二反射件为全反射棱镜，以使参考光路在全反射棱镜中横向偏移后反射至探测器。
可选地，光束整形组件包括按光路依次设置的第一直角棱镜和第二直角棱镜。
可选地，准直扩束件为准直透镜，准直透镜的曲率半径为6.44mm，外径为4mm，长度为5.491mm。
可选地，分光件为50％分光比的BS分光棱镜。
可选地，第一反射件为镀膜镜片或金属反射镜。
可选地，参考光路的长度为50mm。
可选地，分光件到探测器之间的探测距离为30mm。
可选地，面型测量系统还包括接入光纤，接入光纤为单模光纤，接入光纤的光源为ASE光源或单点光源。
本发明还公开了一种面型测量设备，包括如上述的面型测量系统。
本发明的面型测量系统通过光束经过准直扩束件和光束整形组件的准直、扩束、整形实现光束X、Y异向，能够实现测量范围的自由调制；采用分光件、第一反射件和第二反射件实现光路折叠，从而减小系统空间，同步提高测量系统的稳定性。待测样品在光路之间经过样品台和第一反射件两次的折返进一步增加系统的测量灵敏度，提高对比光束的差异。增加的参考光路进一步增加系统对比度，提高系统稳定和鲁棒性，加强系统判别的准确性。因此，本发明通过折叠光路、二次折返、增设参考光路的方式提高面型测量系统的敏感性、稳定性、准确性，且采用直观的光斑测量方式、简易的组件降低测量成本，且拓宽了使用范围。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明实施例面型测量系统的示意图；
图2是本发明实施例第二反射件的侧视图。
其中，1、准直扩束件；2、光束整形组件；21、第一直角棱镜；22、第二直角棱镜；3、分光件；4、样品台；5、第一反射件；6、探测器；7、第二反射件；8、样品光路；9、参考光路。
具体实施方式
需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
下面参考附图和可选的实施例对本发明作详细说明。
如图1所示，作为本发明的一实施例，公开了一种面型测量系统，其特征在于，包括按光路依次设置的准直扩束件1、光束整形组件2、分光件3、样品台4、第一反射件5、探测器6和第二反射件7。其中，光束依次经过准直扩束件1扩束准直，光束整形组件2横向扩束后，经分光件3分成样品光路8和参考光路9。样品光路8经样品台4后反射至第一反射件5，第一反射件5将光束垂直反射回样品台4后，再经分光件3反射至探测器6中；参考光路9射至第二反射件7后，再经第二反射件7反射经过分光件3后反射至探测器6。
本发明的面型测量系统通过光束经过准直扩束件1和光束整形组件2的准直、扩束、整形实现光束X、Y异向，能够实现测量范围的自由调制；采用分光件3、第一反射件5和第二反射件7实现光路折叠，从而减小系统空间，同步提高测量系统的稳定性。待测样品在光路之间经过样品台4和第一反射件5两次的折返进一步增加系统的测量灵敏度，提高对比光束的差异。增加的参考光路9进一步增加系统对比度，提高系统稳定和鲁棒性，加强系统判别的准确性。因此，本发明通过折叠光路、二次折返、增设参考光路9的方式提高面型测量系统的敏感性、稳定性、准确性，且采用直观的光斑测量方式、简易的组件降低测量成本，且拓宽了使用范围。
采用本发明的面型测量系统，对于曲率半径为10000mm样品对应的光斑变化>100um,光斑尺寸变化远大于探测器6精度，对于设备要求降低，成本同步降低。在样品测试前可以对面型测量系统进行系统校准，即在样品台4上放置标准件，调整样品台4的角度和第一反射件5的前后位置，保持与参考光路9的光斑大小、中心的一致。
具体地，光束为激光光束。样品台4使用二维平面的固定装置，用于样品的固定，样品台4同时具有二维平移、平面俯仰和倾斜的调节功能，便于样品位置、角度的调节。
可选地，如图2所示，第二反射件7为全反射棱镜，以使参考光路9在全反射棱镜中横向偏移后反射至探测器6。在本方案中，采用全反射棱镜让参考光路9在全反射棱镜中横向偏移后再反射出去，实现参考光路9光斑的径向偏移，改变光束的传播方向，减小系统空间。具体地，横截面是等腰直角三角形的棱镜为全反射棱镜。进一步地，可以通过调整全反射棱镜和分光件3之间的距离调整光束的偏移间距。
可选地，光束整形组件2包括按光路依次设置的第一直角棱镜21和第二直角棱镜22。在本方案中，通过第一直角棱镜21和第二直角棱镜22对光束进行整形和换向，便于系统的布设。
可选地，准直扩束件1为准直透镜，准直透镜的曲率半径为6.44mm，外径为4mm，长度为5.491mm。可选地，分光件3为50％分光比的BS分光棱镜。BS分光棱镜对入射偏振敏感，但是对测量影响不大，主要原因是该系统只针对光斑分布做测量，光强分光比例影响不明显，第二使用的是ASE和偏振态自由的单模光，分光棱镜PDL影响不大。第一反射件5为镀膜镜片或金属反射镜。
具体地，可以依据测量样品微曲情况、探测器6灵敏度和靶面大小设定参考光路9长度。在本发明中，参考光路9的长度可以为50mm，分光件3到探测器6之间的探测距离可以为30mm。
可选地，面型测量系统还包括接入光纤，接入光纤可依据光源波长选用对应的光纤。在本发明中，接入光纤可以为单模光纤，接入光纤的可以光源为ASE光源或单点光源。
本发明还公开了一种面型测量设备，包括如上述的面型测量系统。
以上内容是结合具体的可选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种面型测量系统，其特征在于，包括按光路依次设置的准直扩束件、光束整形组件、分光件、样品台、第一反射件、探测器和第二反射件；
其中，光束依次经过所述准直扩束件扩束准直，所述光束整形组件横向扩束后，经所述分光件分成样品光路和参考光路；
所述样品光路经所述样品台后反射至所述第一反射件，所述第一反射件将光束垂直反射回所述样品台后，再经所述分光件反射至所述探测器中；所述参考光路射至所述第二反射件后，再经所述第二反射件反射经过所述分光件后反射至所述探测器。
2.如权利要求1所述的面型测量系统，其特征在于，所述第二反射件为全反射棱镜，以使所述参考光路在所述全反射棱镜中横向偏移后反射至所述探测器。
3.如权利要求1所述的面型测量系统，其特征在于，所述光束整形组件包括按光路依次设置的第一直角棱镜和第二直角棱镜。
4.如权利要求1所述的面型测量系统，其特征在于，所述准直扩束件为准直透镜，所述准直透镜的曲率半径为6.44mm，外径为4mm，长度为5.491mm。
5.如权利要求1至4任一项所述的面型测量系统，其特征在于，所述分光件为50％分光比的BS分光棱镜。
6.如权利要求1至4任一项所述的面型测量系统，其特征在于，所述第一反射件为镀膜镜片或金属反射镜。
7.如权利要求1至4任一项所述的面型测量系统，其特征在于，所述参考光路的长度为50mm。
8.如权利要求7所述的面型测量系统，其特征在于，所述分光件到所述探测器之间的探测距离为30mm。
9.如权利要求1至4任一项所述的面型测量系统，其特征在于，所述面型测量系统还包括接入光纤，所述接入光纤为单模光纤，所述接入光纤的光源为ASE光源或单点光源。
10.一种面型测量设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的面型测量系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211212814.2A CN115655146A (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种面型测量系统和设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202211212814.2A CN115655146A (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种面型测量系统和设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115655146A true CN115655146A (zh) | 2023-01-31 |
Family
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Family Applications (1)
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| CN202211212814.2A Pending CN115655146A (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种面型测量系统和设备 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN115655146A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116007908A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-04-25 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 大口径平板元件高透反射率及不均匀性测量装置及方法 |
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2022
- 2022-09-30 CN CN202211212814.2A patent/CN115655146A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116007908A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-04-25 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 大口径平板元件高透反射率及不均匀性测量装置及方法 |
| CN116007908B (zh) * | 2023-03-27 | 2023-06-02 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 大口径平板元件高透反射率及不均匀性测量装置及方法 |
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