CN116045836A - 一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置 - Google Patents
一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116045836A CN116045836A CN202310343734.9A CN202310343734A CN116045836A CN 116045836 A CN116045836 A CN 116045836A CN 202310343734 A CN202310343734 A CN 202310343734A CN 116045836 A CN116045836 A CN 116045836A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- phi
- caliber
- alignment
- port
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 193
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 81
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 44
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 42
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 15
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/161—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by interferometric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
Abstract
本发明公开了一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置,包括集成控制模块、激光光源模块、小端口干涉测试模块、大端口干涉测试模块、成像模块、切换模块和快速对准模块,集成控制模块分别与激光光源模块、成像模块、切换模块以及快速对准模块连接。本发明的装置能够实现最大口径达到Φ1200mm口径范围的平面光学元件/系统测试,可以实现极大口径平面元件的反射面形、透射面形、光材料折射率均匀性等参数干涉测试分析,装置测试精度PV值小于63nm,RMS值小于10nm。本发明集成的共光路的快速对准模块实现了Φ1200mm极大口径元件测试调试的快速对准,对准角度范围达到±25°,干涉测试调试时间小于5min。
Description
技术领域
本发明涉及光学系统测量技术领域,具体涉及一种1200mm极大口径光学干涉测试装置。
背景技术
干涉测试装置在光学元件反射面形检测、透射面形检测、光学材料质量分析以及光学系统评价等领域均有广泛应用。随着精密光学元件加工工艺技术的迅速发展,采用干涉测试装置代替传统的对样板、看刀口等检测方法成为未来光学元件面形检测的必然发展趋势。随着大口径光学领域的发展,近年来对于大口径高精度面形干涉检测的研究与工程化正成为光学检测领域的重点课题之一。
采用干涉测试装置进行光学检测具有非接触、可分析、操作便捷等特点,但是由于光学元件的种类、大小等千差万别,干涉测试装置不可能通用于所有光学元件的检测。而对于平面光学元件的面形等参数的检测分析主要受到干涉测试口径的限制,国内外从上世纪80年代就开始开展Φ150mm口径以下的干涉检测研究,也形成了以下几种固定口径如Φ30mm、Φ60mm、Φ100mm、Φ150mm等干涉测试装置。但是对于再大口径的相关研究,一直到2000年以后才逐步出现Φ300mm口径干涉检测装置以及Φ600mm口径的大口径干涉仪检测装置。但是随着大口径光学的迅速发展,口径越来越大精度越来越高,目前已经出现口径达到Φ1200mm甚至更大口径的元件和系统,而对于口径达到Φ1200mm极大口径的元件和系统的干涉测试装置国内外还都没有研制出来。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题和不足,本发明提供了一种针对Φ1200mm极大口径平面光学元件干涉测试装置,可以实现极大口径平面元件的反射面形、透射面形、光材料折射率均匀性及大口径、极大口径光学系统综合波前等参数干涉测试分析,装置测试精度PV值小于63nm,RMS值小于10nm。
为了实现上述发明目的,本发明的技术方案如下:
一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置,包括:集成控制模块、激光光源模块、小端口干涉测试模块、大端口干涉测试模块、成像模块、切换模块以及快速对准模块,所述集成控制模块分别与激光光源模块、成像模块、切换模块以及快速对准模块连接;其中,
所述激光光源模块包括波长调谐激光器,集成控制模块与所述波长调谐激光器连接,沿着波长调谐激光器输出光束方向依次设置有第一转折反射镜、聚焦透镜以及分光棱镜,分光棱镜将输出光束分为透射光和反射光,沿反射光方向为成像模块,沿透射光方向依次为小端口干涉测试模块和大端口干涉测试模块;
所述小端口干涉测试模块包括沿透射光束前进方向依次设置的Φ110mm口径准直物镜、Φ110mm口径透射标准镜和第一被测平晶,所述第一被测平晶的前表面与Φ110mm口径透射标准镜的参考面之间形成小端口干涉测试腔;
所述切换模块包括切换反射镜,所述切换反射镜位于Φ110mm口径准直物镜与Φ110mm口径透射标准镜之间;所述切换反射镜的一端固定在旋转机构的旋转轴上,另一端可绕旋转轴旋转,用于实现干涉测试装置在大端口干涉测试与小端口干涉测试之间的切换,所述集成控制模块与旋转机构连接。
所述大端口干涉测试模块包括负透镜、第二转折反射镜、Φ1200mm口径准直物镜、Φ1200mm口径透射标准镜以及第二被测平晶;所述第二被测平晶的前表面与Φ1200mm口径透射标准镜的参考面之间形成大端口干涉测试腔;
所述快速对准模块包括对准激光器,集成控制模块与所述对准激光器连接,沿对准激光器输出光束方向依次设置有第三转折反射镜和对准屏,所述第三转折反射镜设置在第二转折反射镜与Φ1200mm口径准直物镜之间,对准屏设置在Φ1200mm口径透射标准镜与第二被测平晶之间,所述对准屏上设置有供光束穿过的通光孔。
所述成像模块包括成像镜头以及CCD相机,集成控制模块与所述CCD相机连接。
作为优选地,所述Φ1200mm口径透射标准镜的面形精度优于63nm。
作为优选地,所述Φ110mm口径透射标准镜的面形精度由于32nm。
作为优选地,所述Φ1200mm口径准直物镜为非球面准直物镜。
作为优选地,所述对准激光器、第三转折反射镜和对准屏设置在对准位移台上,集成控制模块与所述位移台连接,对准激光器、第三转折反射镜与对准屏可沿垂直于光轴方向往复运动。
作为优选地,所述波长调谐激光器的中心波长为632.8nm。
作为优选地,所述CCD相机设置在相机位移台上,集成控制模块与所述相机位移台连接,CCD相机可沿光轴方向往复移动。
本发明的有益效果:
(1)本发明的干涉测试装置,最大单次测量能够实现Φ1200mm极大口径光学元件的平面面形干涉测试,相较于现有的拼接方式实现极大口径光学元件的干涉测试,能够提高极大口径光学元件平面面形检测的测试精度。
(2)在本发明中,在进行大端口测试时,大端口测试光路中的负透镜和Φ1200mm口径准直物镜构成伽利略扩束镜结构,在实现大口径光学元件平面面形干涉测试时,能够缩短测试光路,进而缩小干涉测试装置的体积。
在本发明中,大端口干涉测试模块设置有快速对准模块,因此在进行大端口测试前首先会利用该快速对准模块对大口径被测平晶进行对准调试,只有当大口径被测平晶的俯仰和倾斜满足要求时,才会开始对大口径被测平晶进行干涉测试,保证了测试精度;并且,相较于常见的快速成像对准模块,本发明的快速对准模块利用对准激光器、转折反射镜以及对准屏即可实现大口径被测平晶的快速对准,并且快速对准模块与干涉测试装置共光路,实现了Φ1200mm极大口径元件测试调试的快速对准,整个对准过程操作简单快速,对准角度范围达到±25°,干涉测试调试时间小于5min,提高了干涉测试的效率。
在本发明中,切换反射镜通过绕固定轴的方式在平面内转动,实现干涉测试装置在大端口测试和小端口测试之间的切换,相较于平面移动切换测试光路的方式,能够节约空间,进而减小干涉测试装置的体积。
附图说明
本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚,附图中:
图1为本发明干涉测试装置整体结构图;
图2为本发明干涉测试装置大端口测试快速对准示意图;
图3为本发明干涉测试装置小端口测试示意图。
图中:1、集成控制模块;2、激光光源模块;3、小端口干涉测试模块;4、大端口干涉测试模块;5、成像模块;6、切换模块;7、快速对准模块;201、波长调谐激光器;202、第一转折反射镜;203、聚焦透镜;204、分光棱镜;301、Φ110mm口径准直物镜、302、Φ110mm口径透射标准镜;303、第一被测平晶;401、负透镜;402、第二转折反射镜;403、Φ1200mm口径准直物镜;404、Φ1200mm口径透射标准镜;405、第二被测平晶;501、成像镜头;502、CCD相机;601、切换反射镜;701、对准激光器;702、第三转折反射镜;703、对准屏。
实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明发明目的的技术方案,需要说明的是,本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
采用干涉测试装置进行光学检测具有非接触、可分析、操作便捷等特点,但是由于光学元件的种类、大小等千差万别,干涉测试装置不可能通用于所有光学元件的检测。而对于平面光学元件的面形等参数的检测分析主要受到干涉测试口径的限制,国内外从上世纪80年代就开始开展Φ150mm口径以下的干涉检测研究,也形成了以下几种固定口径如Φ30mm、Φ60mm、Φ100mm、Φ150mm等干涉测试装置。但是对于再大口径的相关研究,一直到2000以后才逐步出现Φ300mm口径干涉检测装置以及Φ600mm口径的大口径干涉仪检测装置。然而,目前还未有专门针对1200mm极大口径光学元件的干涉测试装置出现,当前为了实现大口径光学元件的干涉测试,通常是通过拼接多次测量的方式,由此会带来测试精度的问题。
基于此,本实施例提供了一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置,单次测量平面光学元件的最大口径为Φ1200mm。参照说明书附图1,所述干涉测试装置包括集成控制模块1、激光光源模块2、小端口干涉测试模块3、大端口干涉测试模块4、成像模块5、切换模块6以及快速对准模块7,所述集成控制模块1分别与激光光源模块2、成像模块5、切换模块6以及快速对准模块7连接,所述集成控制模块1分别与激光光源模块、成像模块5、切换模块6以及快速对准模块7连接;其中,
所述集成控制模块1为整个干涉测试装置的控制中心,用于控制干涉测试装置工作;
所述激光光源模块2,作为光源用于为干涉测试装置提供不同波长的辐射光;
所述小端口干涉测试模块3,用于实现小口径光学元件的干涉测试,单次测量最大口径为110mm;
所述大端口干涉测试模块4,用于实现大口径光学元件的干涉测试,单次测量最大口径为1200mm;
所述成像模块5,用于捕捉干涉测试条纹图像;
所述切换模块6,用于实现干涉测试装置在大端口测试和小端口测试之间的切换;
所述快速对准模块7,用于实现大端口测试时,针对被测平晶的快速对准调整,使得被测平晶的俯仰和倾斜满足要求,提高测试精度,减小测试误差。
更为具体的,上述几个模块的结构具体如下。
所述激光光源模块2包括632.8nm的波长调谐激光器201,集成控制模块1与所述波长调谐激光器201连接,集成控制模块1控制波长调谐激光器201工作,并控制激光器输出不同的波长的辐射光;沿着波长调谐激光器201输出光束方向依次设置有第一转折反射镜202、聚焦透镜203以及分光棱镜204,分光棱镜204将输出光束分为透射光和反射光,沿反射光方向为成像模块5,沿透射光方向依次为小端口干涉测试模块3和大端口干涉测试模块4;
所述小端口干涉测试模块3包括沿透射光束前进方向依次设置的Φ110mm口径准直物镜301、Φ110mm口径透射标准镜302和第一被测平晶303,所述第一被测平晶303的前表面与Φ110mm口径透射标准镜302的参考面之间形成小端口干涉测试腔;所述的Φ110mm口径准直物镜301、Φ110mm口径透射标准镜302和第一被测平晶303之间的光路为小端口测试光路;Φ110mm口径透射标准镜302的面形精度优于32nm;
所述切换模块6包括切换反射镜601,所述切换反射镜601位于Φ110mm口径准直物镜301与Φ110mm口径透射标准镜302之间;所述切换反射镜601的一端固定在旋转机构的旋转轴上,另一端可绕旋转轴在竖直平面内转动,用于实现干涉测试装置在大端口干涉测试与小端口干涉测试之间的切换;所述集成控制模块1与旋转机构连接,用于控制旋转机构的工作,进而控制切换反射镜601在平面内转动;
所述大端口干涉测试模块4包括负透镜401、第二转折反射镜402、Φ1200mm口径准直物镜403、Φ1200mm口径透射标准镜404以及第二被测平晶405;所述第二被测平晶405的前表面与Φ1200mm口径透射标准镜404的参考面之间形成大端口干涉测试腔;所述负透镜401、第二转折反射镜402、Φ1200mm口径准直物镜403、Φ1200mm口径透射标准镜404以及第二被测平晶405之间的光路构成大端口测试光路;所述Φ1200mm口径透射标准镜404的面形精度优于63nm;所述负透镜401的口径一般为Φ110mm;
所述快速对准模块7包括对准激光器701,集成控制模块1与所述对准激光器701连接,沿对准激光器701输出光束方向依次设置有第三转折反射镜702和对准屏703,所述第三转折反射镜702设置在第二转折反射镜402与Φ1200mm口径准直物镜403之间,对准屏703设置在Φ1200mm口径透射标准镜404与第二被测平晶405之间,所述对准屏703上设置有供光束穿过的通光孔;
所述成像模块5包括成像镜头501以及CCD相机502,集成控制模块1与所述CCD相机502连接。
更进一步地,所述对准激光器701、第三转折反射镜702和对准屏703设置在对准位移台上,集成控制模块1与所述位移台连接,对准激光器701、第三转折反射镜702与对准屏703可沿垂直于光轴方向往复运动。
更进一步地,所述CCD相机502设置在相机位移台上,集成控制模块1与所述相机位移台连接,通过控制相机位移台,实现CCD相机502沿光轴方向的往复移动,进而能够更好的捕捉获取干涉测试条纹图像,使得图像成像在相机的中心。
在本实施例中,小端口干涉测试模块3和大端口干涉测试模块4共用一个成像模块5,通过切换模块6来实现小端口干涉测试模块3和大端口干涉测试模块4对成像模块5的使用权;所述切换模块6由切换反射镜601和与其连接的切换模块驱动机构组成,集成控制模块1与该切换模块驱动机构连接,在切换模块驱动机构的作用下,切换反射镜601能够朝着Φ110mm口径准直物镜301的光轴方向移动或者是远离该准直物镜的光轴方向移动;当切换反射镜601朝着Φ110mm口径准直物镜301的光轴方向移动时,当移动到一定位置后,将小端口干涉测试模块3的光路完全遮挡,此时干涉测试装置的小端口干涉测试模块3被关闭,大端口干涉测试模块4的光路被放开,波长调谐激光器201发出的辐射光能够沿着指定的光路进入大端口干涉测试模块4中,并最终进入大端口干涉测试模块4的被测平晶中,实现大口径光学元件的平面面形测试;当切换反射镜601原理Φ110mm口径准直物镜的光轴方向移动时,当移动到一定位置后,将大端口干涉测试模块4的光路完全遮挡,此时干涉测试装置的大端口干涉测试模块4被关闭,小端口干涉测试模块3的光路被放开,波长调谐激光器201发出的辐射光能够沿着指定的光路进入小端口干涉测试模块3中,并最终进入小端口干涉测试模块3的被测平晶中,实现小口径光学元件的平面面形测试。
在本实施例中,切换反射镜601的移动方式可以是在水平面内的平移运动,平移运动可以通过位移台实现,也可以是竖直平面内的旋转运动,旋转运动可以通过旋转电机实现,不管是位移台的平移运动还是旋转电机的旋转运动,都是比较常规的运动方式,采用现有的运动机构就可实现,在此不再赘述。
作为优选地,切换反射镜601可以采用在竖直平面内转动的方式,实现干涉测试装置小端口测试和大端口测试的切换,相较于平面移动切换测试光路的方式,能够节约空间,进而减小干涉测试装置的体积。
在本实施例中,需要说明的是,所述波长调谐激光器201包括相干光源和光纤耦合器,相干光源的输出端与光纤耦合器连接,光纤耦合器输出的光源进入第一转折反射镜,由第一转折反射镜、聚焦透镜和分光棱镜将光束入射至干涉装置不同的模块中去,最终实现干涉测试。
在本实施例中,还需要说明的是,所述Φ110mm口径透射标准镜302以及Φ1200mm口径透射标准镜404均为标准平面楔镜,在光路前进方向前表面为楔角面,后表面为标准参考面。
在本实施例中,还需要进一步说明的是,所述Φ1200mm口径准直物镜403为非球面准直物镜。
本发明的干涉测试装置包括大端口干涉测试模块4和小端口干涉测试模块3,因此具有两个测试状态,其中一个为大端口测试,另一个为小端口测试;在大端口测试状态下,单次测量光学元件的最大口径为1200mm,在小端口测试状态下,单次测量光学元件的最大口径为110mm,最小口径为24mm。因此,本发明的干涉测试装置能够覆盖Φ24mm~1200mm口径范围的所有口径平面光学元件反射面形、透射面形、光材料折射率均匀性等参数干涉测试分析,整个测试装置的系统误差小于79nm,并且针对1200mm口径的被测平面光学元件,其测试精度PV值优于63nm,RMS值优于10nm。
在本实施例中,波长调谐激光器201输出的激光光束一共包括三次扩束过程,其中,第一次扩束为激光光束输出阶段,通过聚焦透镜203实现一次扩束;然后激光光束经分光棱镜204反射后进入Φ110mm口径准直物镜301,通过Φ110mm口径准直物镜301实现二次扩束;接着激光光束又通过切换反射镜601入射至负透镜401中,最后经负透镜401和第二转折反射镜402入射至Φ1200mm口径准直物镜403,其中,负透镜401和Φ1200mm口径准直物镜403之间的距离等于它们的焦距之差,负透镜401和Φ1200mm口径准直物镜403组合形成伽利略扩束系统,对激光光束实现第三次扩束。
在本实施例中,需要说明的是,所述对准激光器701采用常规的激光器即可。
在本实施例中,还需要说明的是,所述集成控制模块1可以为PLC、单片机等结构,为常规的现有技术,在此不再赘述。
参照说明书附图1和附图2,在进行大端口干涉测试时,首先将Φ1200mm口径被测平晶安装在夹持工装上,安装完成后将其置于Φ1200mm口径透射标准镜404之后,然后通过集成控制模块1将切换反射镜601进行旋转,使得切换反射镜601与水平面的夹角为37°左右,切换反射镜601此时将小端口干涉测试模块3的测试光路挡住,接着进行快速对准,具体的,集成控制模块1移动第三转折反射镜702与对准屏703至大端口干涉测试模块4的测试光路中,打开对准激光器701,对准激光器701发出的光束依次透过Φ1200mm口径准直物镜403和Φ1200mm口径透射标准镜404后,穿过对准屏703中心的通光孔,入射至Φ1200mm口径被测平晶上,若被测平晶反射的光束能够穿过对准屏703上的通光孔与入射光束重合,则表示此时被测平晶的俯仰和倾斜满足要求,则可以进行干涉测试,否则需要对被测平晶的俯仰角度和倾斜角度进行调整,快速对准完成后,即可开始大端口干涉测试。大端口干涉测试时,首先启动波长调谐激光器201,对光路进行调整,波长调谐激光器201输出的激光依次经所述的第一转折反射镜202、聚焦透镜203、分光棱镜204、Φ110mm口径准直物镜301、切换反射镜601、负透镜401、第二转折反射镜402、Φ1200mm口径准直物镜403、Φ1200mm口径透射标准镜404后进入所述Φ1200mm口径被测平晶,经所述Φ1200mm口径透射标准镜404的后表面反射输出的标准光束和光束经所述Φ1200mm口径被测平晶反射形成的测试光束沿原光路返回,并在所述的分光棱镜204中形成相应的干涉测试条纹,该干涉测试条纹进一步透过分光棱镜204进入成像镜头501中,并最终成像在CCD相机502的中心位置处,CCD相机502光电转换输出干涉测试图像至与其连接的PC端,PC端内设置有软件分析模块,最终软件分析模块通过判读和分析CCD相机502输出的干涉图像,并通过相移解相算法获得被测平晶的面形数据。
在本实施例中,需要说明的是,本发明的干涉测试装置在进行大端口测试时,单次测量的光学元件的最大口径为1200mm,因此,第二被测平晶405的口径可以大于等于1200mm。
参照说明书附图1和附图3,在进行小端口干涉测试时,首先将被测平晶置于Φ110mm口径透射标准镜302后,然后通过集成控制模块1将切换反射镜601进行旋转,使得切换反射镜601水平水平摆放,开放所述小端口干涉测试模块3的测试光路,由于小端口干涉测试模块3测试的第一被测平晶303,其口径较小,单次测量元件的口径最大为110mm,一般不需要进行快速对准,小端口干涉测试模块3的测试光路被打开后,即可进行小端口测试。小端口干涉测试时,同样的先启动波长调谐激光器201,对光路进行调整,波长调谐激光器201输出的激光依次经所述的第一转折反射镜202、聚焦透镜203、分光棱镜204、Φ110mm口径准直物镜301、Φ110mm口径透射标准镜302后进入所述第一被测平晶303,经所述Φ110mm口径透射标准镜302的后表面反射输出的标准光束和光束经所述第一被测平晶303反射形成的测试光束形成的干涉条纹沿原光路返回,该干涉测试条纹经过分光棱镜204透射进入成像镜头501中,并最终成像在CCD相机502的中心位置处,CCD相机502光电转换输出干涉测试图像至与其连接的PC端,PC端内设置有软件分析模块,最终软件分析模块通过判读和分析CCD相机502输出的干涉图像,并通过相移解相算法获得第一被测平晶303的面形数据。
在本实施例中,需要说明的是,本发明的干涉测试装置在进行小端口测试时,单次测量的光学元件的最大口径为110mm,因此,第一被测平晶303的最大口径可以为110mm。
本发明的干涉装置能够实现最大口径达到Φ1200mm口径范围的平面光学元件/系统测试,可以实现极大口径平面元件的反射面形、透射面形、光材料折射率均匀性及大口径、极大口径光学系统综合波前等参数干涉测试分析,系统测试精度PV值小于63nm,RMS值小于10nm。装置集成的共光路的快速对准模块实现了Φ1200mm极大口径元件测试调试的快速对准,对准角度范围达到±25°,干涉测试调试时间小于5min。
在本发明中,PV值也叫峰谷值,为光学表面面形质量的常见指标,指在取样范围内,去除基准面之后,高点和低点之间的高度差。
在本发明中,RMS值也叫均方根值,指在取样范围内,去除基准面之后,所有像素点的标准差。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置,其特征在于,包括:集成控制模块(1)、激光光源模块(2)、小端口干涉测试模块(3)、大端口干涉测试模块(4)、成像模块(5)、切换模块(6)以及快速对准模块(7),所述集成控制模块(1)分别与激光光源模块(2)、成像模块(5)、切换模块(6)以及快速对准模块(7)连接;其中,
所述激光光源模块(2)包括波长调谐激光器(201),集成控制模块(1)与所述波长调谐激光器(201)连接,沿着波长调谐激光器(201)输出光束方向依次设置有第一转折反射镜(202)、聚焦透镜(203)以及分光棱镜(204),分光棱镜(204)将输出光束分为透射光和反射光,沿反射光方向为成像模块(5),沿透射光方向分别为小端口干涉测试模块(3)和大端口干涉测试模块(4);
所述小端口干涉测试模块(3)包括沿透射光光束前进方向依次设置的Φ110mm口径准直物镜(301)、Φ110mm口径透射标准镜(302)和第一被测平晶(303),所述第一被测平晶(303)的前表面与Φ110mm口径透射标准镜(302)的参考面之间形成小端口干涉测试腔;
所述切换模块(6)包括切换反射镜(601),所述切换反射镜(601)位于Φ110mm口径准直物镜(301)与Φ110mm口径透射标准镜(302)之间;所述切换反射镜(601)的一端固定在旋转机构的旋转轴上,另一端可绕旋转轴旋转,用于实现干涉测试装置在大端口干涉测试与小端口干涉测试之间的切换,所述集成控制模块(1)与旋转机构连接;
所述大端口干涉测试模块(4)包括负透镜(401)、第二转折反射镜(402)、Φ1200mm口径准直物镜(403)、Φ1200mm口径透射标准镜(404)以及第二被测平晶(405);所述第二被测平晶(405)的前表面与Φ1200mm口径透射标准镜(404)的参考面之间形成大端口干涉测试腔;
所述快速对准模块(7)包括对准激光器(701),集成控制模块(1)与所述对准激光器(701)连接,沿对准激光器(701)输出光束方向依次设置有第三转折反射镜(702)和对准屏(703),所述第三转折反射镜(702)设置在第二转折反射镜(402)与Φ1200mm口径准直物镜(403)之间,对准屏(703)设置在Φ1200mm口径透射标准镜(404)与第二被测平晶(405)之间,所述对准屏(703)上设置有供光束穿过的通光孔;
所述成像模块(5)包括成像镜头(501)以及CCD相机(502),集成控制模块(1)与所述CCD相机(502)连接。
2.根据权利要求1所述的一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置,其特征在于,所述Φ1200mm口径透射标准镜(404)的面形精度优于63nm。
3.根据权利要求1所述的一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置,其特征在于,所述Φ110mm口径透射标准镜(302)的面形精度优于32nm。
4.根据权利要求1所述的一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置,其特征在于,所述Φ1200mm口径准直物镜(403)为非球面准直物镜。
5.根据权利要求1所述的一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置,其特征在于,所述对准激光器(701)、第三转折反射镜(702)和对准屏(703)设置在对准位移台上,集成控制模块(1)与所述位移台连接,对准激光器(701)、第三转折反射镜(702)与对准屏(703)可沿垂直于光轴方向往复运动。
6.根据权利要求1所述的一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置,其特征在于,所述波长调谐激光器(201)的中心波长为632.8nm。
7.根据权利要求1所述的一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置,其特征在于,所述CCD相机(502)设置在相机位移台上,集成控制模块(1)与所述相机位移台连接,CCD相机(502)可沿光轴方向往复移动。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310343734.9A CN116045836B (zh) | 2023-04-03 | 2023-04-03 | 一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310343734.9A CN116045836B (zh) | 2023-04-03 | 2023-04-03 | 一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116045836A true CN116045836A (zh) | 2023-05-02 |
CN116045836B CN116045836B (zh) | 2023-06-02 |
Family
ID=86129833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310343734.9A Active CN116045836B (zh) | 2023-04-03 | 2023-04-03 | 一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116045836B (zh) |
Citations (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2101741U (zh) * | 1991-09-14 | 1992-04-15 | 辽宁省地质矿产局 | 大口径基岩分级扩孔牙轮钻具 |
DE10010791A1 (de) * | 2000-03-04 | 2001-09-06 | Fachhochschule Ulm | Verfahren zur elektronischen Speckle-Shearing-Interferometrie basierend auf der Verwendung feinstrukturierter brechender optischer Elemente |
CN101825446A (zh) * | 2010-04-13 | 2010-09-08 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种测量球面反射镜曲率半径的装置与方法 |
CN102460063A (zh) * | 2009-06-19 | 2012-05-16 | 齐戈股份有限公司 | 等路径干涉仪 |
CN104075655A (zh) * | 2013-03-27 | 2014-10-01 | 南京理工大学 | 一种使用旋转径向光栅的斐索型同步移相干涉测试装置 |
US20150276388A1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-10-01 | Nuflare Technology, Inc. | Curvature measurement apparatus and method |
CN204808718U (zh) * | 2015-06-03 | 2015-11-25 | 陈小梅 | 扩展光源干涉测量准直系统 |
CN105277338A (zh) * | 2014-07-04 | 2016-01-27 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 大数值孔径移相式双针孔衍射干涉仪及其测试方法 |
CA2953972A1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-08-18 | The Boeing Company | Optical monitoring system and method for imaging a component under test |
CN207113807U (zh) * | 2017-03-22 | 2018-03-16 | 上海公路桥梁(集团)有限公司 | 一种用于支撑轴力伺服系统的位移测量装置 |
CN108226036A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-06-29 | 西南技术物理研究所 | 基于双光栅剪切干涉的一体化激光材料热效应测量装置 |
CN108955569A (zh) * | 2018-09-27 | 2018-12-07 | 成都太科光电技术有限责任公司 | 大口径长焦距菲索型球面干涉测试装置 |
CN110207928A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-09-06 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种采用非球面的高均匀高分辨纹影光学系统 |
CA3065029A1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-12-29 | Illumina, Inc | Predicting structured illumination parameters |
CN214372295U (zh) * | 2021-04-22 | 2021-10-08 | 中铁七局集团第三工程有限公司 | 一种可移动隧道工程变形检测装置 |
CN113776460A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-12-10 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 检测光学自由曲面反射镜面形的方法及装置 |
CN217845103U (zh) * | 2022-08-09 | 2022-11-18 | 南通钜子光电科技有限公司 | 可调谐波长干涉三维形貌测量装置 |
CN115773724A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-03-10 | 浙江大学 | 一种基于全固态随机相位环形光源的低噪声斐索干涉测试装置及方法 |
-
2023
- 2023-04-03 CN CN202310343734.9A patent/CN116045836B/zh active Active
Patent Citations (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2101741U (zh) * | 1991-09-14 | 1992-04-15 | 辽宁省地质矿产局 | 大口径基岩分级扩孔牙轮钻具 |
DE10010791A1 (de) * | 2000-03-04 | 2001-09-06 | Fachhochschule Ulm | Verfahren zur elektronischen Speckle-Shearing-Interferometrie basierend auf der Verwendung feinstrukturierter brechender optischer Elemente |
CN102460063A (zh) * | 2009-06-19 | 2012-05-16 | 齐戈股份有限公司 | 等路径干涉仪 |
CN101825446A (zh) * | 2010-04-13 | 2010-09-08 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种测量球面反射镜曲率半径的装置与方法 |
CN104075655A (zh) * | 2013-03-27 | 2014-10-01 | 南京理工大学 | 一种使用旋转径向光栅的斐索型同步移相干涉测试装置 |
US20150276388A1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-10-01 | Nuflare Technology, Inc. | Curvature measurement apparatus and method |
CN105277338A (zh) * | 2014-07-04 | 2016-01-27 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 大数值孔径移相式双针孔衍射干涉仪及其测试方法 |
CN204808718U (zh) * | 2015-06-03 | 2015-11-25 | 陈小梅 | 扩展光源干涉测量准直系统 |
CA2953972A1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-08-18 | The Boeing Company | Optical monitoring system and method for imaging a component under test |
CN207113807U (zh) * | 2017-03-22 | 2018-03-16 | 上海公路桥梁(集团)有限公司 | 一种用于支撑轴力伺服系统的位移测量装置 |
CN108226036A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-06-29 | 西南技术物理研究所 | 基于双光栅剪切干涉的一体化激光材料热效应测量装置 |
CA3065029A1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-12-29 | Illumina, Inc | Predicting structured illumination parameters |
CN108955569A (zh) * | 2018-09-27 | 2018-12-07 | 成都太科光电技术有限责任公司 | 大口径长焦距菲索型球面干涉测试装置 |
CN110207928A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-09-06 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种采用非球面的高均匀高分辨纹影光学系统 |
CN214372295U (zh) * | 2021-04-22 | 2021-10-08 | 中铁七局集团第三工程有限公司 | 一种可移动隧道工程变形检测装置 |
CN113776460A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-12-10 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 检测光学自由曲面反射镜面形的方法及装置 |
CN217845103U (zh) * | 2022-08-09 | 2022-11-18 | 南通钜子光电科技有限公司 | 可调谐波长干涉三维形貌测量装置 |
CN115773724A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-03-10 | 浙江大学 | 一种基于全固态随机相位环形光源的低噪声斐索干涉测试装置及方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘同士: "大口径非球面镜三维面形轮廓的测量与评定", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
闫锋涛: "大口径凸非球面镜拼接测试技术研究", 《中国优秀博士论文全文数据库》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116045836B (zh) | 2023-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5933236A (en) | Phase shifting interferometer | |
JP2752003B2 (ja) | 走査機能を備えた検査干渉計 | |
CN109975820B (zh) | 基于Linnik型干涉显微镜的同步偏振相移检焦系统 | |
TWI545309B (zh) | 光學異向性參數測量裝置、測量方法及測量用程式 | |
KR102253566B1 (ko) | 저 잡음, 높은 안정성, 심 자외선, 연속파 레이저 | |
CN102385170B (zh) | 一种高精度测量调整光学镜片中心偏差的光学系统 | |
CN101614523B (zh) | 一种检测掠射筒状离轴非球面镜的多光束长轨干涉仪 | |
CN111043973B (zh) | 一种氢同位素结晶高度及表面粗糙度干涉测量装置及方法 | |
CN102175189B (zh) | 双光束干涉透镜中心误差测量系统 | |
CN115900598A (zh) | 电光晶体通光面法线与晶体光轴的夹角测量装置 | |
CN111044260A (zh) | 显微物镜畸变测试装置及测试方法 | |
CN109540803A (zh) | 一种椭偏仪装置和基于该装置的检测方法 | |
CN116045836B (zh) | 一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置 | |
CN108490598A (zh) | 一种光学元件体散射缺陷探测装置及探测方法 | |
CN110530821B (zh) | 一种光学材料折射率的测量装置及其测量方法 | |
US11248899B2 (en) | Method and apparatus for deriving a topography of an object surface | |
CN116045835B (zh) | 一种超大口径平面或球面光学干涉测试装置 | |
CN208156292U (zh) | 一种光学元件体散射缺陷探测装置 | |
JPH08313207A (ja) | 透過型干渉計 | |
Netz et al. | Measurement of the pulse-front distortion in high-numerical-aperture optics | |
CN109458959A (zh) | 一种变倾角相移掠入射干涉仪测量装置及方法 | |
WO1984002398A1 (en) | Inspection apparatus and method | |
EP1074816A2 (en) | Method and system for measurement of a characteristic of a lens | |
US10761398B2 (en) | Imaging ellipsometer system utilizing a tunable acoustic gradient lens | |
CN102426406B (zh) | 一种同时测量调整光学镜片两面中心偏差的光学系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |