專利名稱：線偏振光菲索干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線偏振光菲索干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射檢測方法。
背景技術(shù)：
干涉檢測是一種檢測光學(xué)元件或光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的波像差的高精度檢測方法。菲索型干涉儀是一種進(jìn)行干涉檢測的設(shè)備，檢測時配備相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。菲索型干涉儀內(nèi)部主要包括激光器、濾波器、擴(kuò)束鏡、準(zhǔn)直鏡、分光棱鏡、CCD接收器等元器件，工作時對外發(fā)出平行光束，同時接收干涉條紋所成像點(diǎn)，并通過相移技術(shù)解讀干涉條紋，得到返回波前的波像差。標(biāo)準(zhǔn)鏡頭由會聚鏡和參考面組成，分為平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭和球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭兩種平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭用于檢測平面波前的波像差，其中會聚鏡為一塊平行平板，參考面為高精度的平面；球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭用于檢測球面波前的波像差，其中會聚鏡為一組透鏡，將平面波前轉(zhuǎn)換為與參考面具有相同球心的球面波前，參考面為高精度的球面。菲索型干涉儀發(fā)出平行光束透射過標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的會聚鏡后，一部分光束被參考面反射原路返回干涉儀，這部分光束稱為參考光， 它包含的信息為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的會聚鏡與干涉儀內(nèi)部元器件產(chǎn)生的波像差之和；另一部分光束透射過標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的會聚鏡和參考面后到達(dá)被檢測元件，經(jīng)反射后原路返回再次透射過標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面和會聚鏡回到干涉儀，這部分光束稱為測試光，它包含的信息為被檢測元件、 標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面、會聚鏡以及干涉儀內(nèi)部元器件產(chǎn)生的波像差之和。參考光與測試光相互疊加，兩者干涉產(chǎn)生干涉條紋，由菲索型干涉儀內(nèi)部的CCD元件接收，干涉條紋包含的信息為參考光與測試光所含波像差之差。為了判讀干涉條紋，可以采用相移技術(shù)，包括采用壓電陶瓷對標(biāo)準(zhǔn)鏡頭產(chǎn)生微小位移的壓電陶瓷菲索干涉儀以及采用線偏振光對干涉條紋進(jìn)行調(diào)制的線偏振光菲索干涉儀等。其中，壓電陶瓷菲索干涉儀通常出射的是圓偏振光，其參考光和測試光具有相同的偏振狀態(tài)；線偏振光菲索干涉儀的參考光和測試光為振動方向不同的線偏振光，通常兩者的振動方向相互垂直。對于壓電陶瓷菲索干涉儀，由于參考光和測試光在標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的會聚鏡以及干涉儀內(nèi)部具有相同的光路，兩者在標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的會聚鏡和干涉儀內(nèi)部元器件產(chǎn)生的波像差相等，這部分波像差在兩者發(fā)生干涉時相互抵消，干涉條紋反映出的信息為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面與被檢測元件產(chǎn)生的波像差之和。因此壓電陶瓷菲索干涉儀只要求標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面具有很高的面形精度，使得參考面產(chǎn)生的波像差很小，通過對干涉條紋進(jìn)行判讀從而得到被檢測元件或系統(tǒng)的波像差。而對于線偏振光菲索干涉儀，由于參考光和測試光的偏振狀態(tài)不同，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的會聚鏡產(chǎn)生的波像差不相同，兩者之間的差別稱為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射。標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射越大，則干涉檢測的精度越低，因此采用線偏振光菲索干涉儀不僅要求標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面具有很高的面形精度，而且要求標(biāo)準(zhǔn)鏡頭具有較小的應(yīng)力雙折射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種線偏振光菲索干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射檢測方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的線偏振光菲索干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射檢測方法包括下述步驟一、將壓電陶瓷菲索干涉儀、偏振片、測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭和被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭按順序放置于同一光軸上，并且測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭和被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面遠(yuǎn)離干涉儀；二、調(diào)整偏振片使其偏振軸方向與需要考察的線偏振光菲索干涉儀出射的某一偏振光振動方向相同，利用壓電陶瓷菲索干涉儀對被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭進(jìn)行第一次干涉檢測，并存儲檢測結(jié)果；三、旋轉(zhuǎn)偏振片使其偏振軸與所需考察的線偏振光菲索干涉儀出射的另一偏振光振動方向相同，利用壓電陶瓷菲索干涉儀對被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭進(jìn)行第二次干涉檢測，并存儲檢測結(jié)果。四、將第一次干涉檢測結(jié)果和第二次干涉檢測結(jié)果相減得到被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射。有益效果本發(fā)明所使用的檢測設(shè)備包括一臺壓電陶瓷菲索干涉儀、一個測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭以及一個偏振片，此三個檢測設(shè)備所產(chǎn)生的波像差在檢測時均自動抵消，因此本發(fā)明對這三個檢測設(shè)備均沒有高精度的要求。另外，被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面的面形誤差對其應(yīng)力雙折射的檢測結(jié)果也沒有影響，因此本發(fā)明具有非常高的檢測精度。本發(fā)明操作簡單易于實(shí)施，適合于平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭以及各種相對孔徑的球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射檢測。在利用線偏振光菲索干涉儀檢測光學(xué)元件或光學(xué)系統(tǒng)波像差，并要求高精度檢測結(jié)果的情況下，可利用本發(fā)明選擇應(yīng)力雙折射較小的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，或者在波像差檢測結(jié)果中減去標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射，即可得到高精度的檢測結(jié)果。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中平面元件干涉檢測所用光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-1菲索型干涉儀，1-2平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，1-3被檢測平面元件。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中球面元件干涉檢測所用光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-1菲索型干涉儀，1-4球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，1-5被檢測球面元件。圖3為平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-6平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭參考面，1-7平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的會聚鏡，為一塊平行平板，1-8測試光，1-9參考光。圖4為球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-10球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭參考面，1-11球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的會聚鏡，為一組透鏡，1-8測試光，1-9參考光。圖5為檢測平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭應(yīng)力雙折射所用光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為檢測球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭應(yīng)力雙折射所用光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖5、6所示，本發(fā)明的線偏振光菲索干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射檢測方法具體包括下述步驟1.將壓電陶瓷菲索干涉儀1-12、偏振片1-14、測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13和被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭(被檢測平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-15或被檢測球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-16)按順序放置于同一光軸上，并且測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13和被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面遠(yuǎn)離壓電陶瓷菲索干涉儀 1-12 ；2.調(diào)整偏振片1-14使其偏振軸方向與需要考察的線偏振光菲索干涉儀出射的某一線偏振光振動方向相同，利用壓電陶瓷菲索干涉儀對被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭進(jìn)行第一次干涉檢測，并存儲檢測結(jié)果；此檢測結(jié)果為該偏振光狀態(tài)下，被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的會聚鏡、被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面的面形誤差以及測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面的面形誤差產(chǎn)生的波像差之和；3.保持壓電陶瓷菲索干涉儀1-12的設(shè)置以及壓電陶瓷菲索干涉儀1-12、測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13、被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的位置不變，旋轉(zhuǎn)偏振片1-14使其偏振軸與所需考察的線偏振光菲索干涉儀出射的另一線偏振光振動方向相同，該方向通常與步驟2中的偏振軸方向相互垂直，利用壓電陶瓷菲索干涉儀對被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭進(jìn)行第二次干涉檢測，并存儲檢測結(jié)果。此檢測結(jié)果為此次偏振光狀態(tài)下，被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的會聚鏡、被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面的面形誤差以及測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面的面形誤差產(chǎn)生的波像差之和；4.由于第一次和第二次的檢測結(jié)果中的被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面的面形誤差以及測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面的面形誤差產(chǎn)生的波像差相同，因此將兩次檢測結(jié)果進(jìn)行對比，相減后的結(jié)果為兩個偏振光狀態(tài)下的被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的會聚鏡產(chǎn)生的波像差之差， 即被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射。實(shí)施例1如圖5所示，實(shí)現(xiàn)平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射檢測方法的裝置包括壓電陶瓷菲索干涉儀1-12，測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13，偏振片1-14。壓電陶瓷菲索干涉儀1-12、偏振片 1-14、測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13和被檢測平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-15按順序放置于同一光軸上，并且測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13的參考面和被檢測平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-15的參考面遠(yuǎn)離壓電陶瓷菲索干涉儀1-12。調(diào)整偏振片1-14的偏振軸方向，使其與所需考察的線偏振光菲索干涉儀出射的一個線偏振光偏振方向一致，進(jìn)行第一次干涉檢測。壓電陶瓷菲索干涉儀1-12出射平行光束，其中包含測試光1-8和參考光1-9。測試光1-8通過偏振片1-14后其振動方向與所需考察的線偏振光菲索干涉儀出射的一個線偏振光偏振方向一致，測試光1-8依次透射過測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13的會聚鏡、參考面以及被檢測平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-15的會聚鏡后，被被檢測平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-15的參考面反射，沿原路依次透射過被檢測平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-15的會聚鏡、測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13的參考面、會聚鏡以及偏振片1-14后回到壓電陶瓷菲索干涉儀1-12 ；壓電陶瓷菲索干涉儀1-12出射的參考光1-9通過偏振片1-14后其振動方向與測試光1-8的偏振方向相同，參考光1-9透射過測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13的會聚鏡后，被測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13的參考面反射，沿原路返回依次透射過測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13 的會聚鏡以及偏振片1-14后回到壓電陶瓷菲索干涉儀1-12。返回的測試光1-8與參考光 1-9相互干涉產(chǎn)生干涉條紋，壓電陶瓷菲索干涉儀1-12通過壓電陶瓷相移技術(shù)得到第一次干涉檢測結(jié)果。保持壓電陶瓷菲索干涉儀1-12的設(shè)置以及壓電陶瓷菲索干涉儀1-12、測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-13和被檢測平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-15的位置不變，僅調(diào)整偏振片1-14的偏振軸方向，使其與所需考察的線偏振光菲索干涉儀出射的另一個線偏振光偏振方向一致，進(jìn)行第二次干涉檢測，得到第二次干涉檢測結(jié)果。將第一次干涉檢測結(jié)果和第二次干涉檢測結(jié)果進(jìn)行相減處理，得到的結(jié)果即為被檢測平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-15的應(yīng)力雙折射。實(shí)施例2如圖6所示，實(shí)現(xiàn)球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射檢測方法的裝置和檢測步驟與實(shí)施例1相同，只需將被檢測平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-15替換為被檢測球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-16，并使被檢測球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭1-16遠(yuǎn)離壓電陶瓷菲索干涉儀1-12即可。
權(quán)利要求
1.線偏振光菲索干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射檢測方法，其特征在于包括下述步驟一、將壓電陶瓷菲索干涉儀、偏振片、測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭和被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭按順序放置于同一光軸上，并且測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭和被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的參考面遠(yuǎn)離干涉儀；二、調(diào)整偏振片使其偏振軸方向與需要考察的線偏振光菲索干涉儀出射的某一偏振光振動方向相同，利用壓電陶瓷菲索干涉儀對被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭進(jìn)行第一次干涉檢測，并存儲檢測結(jié)果；三、旋轉(zhuǎn)偏振片使其偏振軸與所需考察的線偏振光菲索干涉儀出射的另一偏振光振動方向相同，利用壓電陶瓷菲索干涉儀對被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭進(jìn)行第二次干涉檢測，并存儲檢測結(jié)果。四、將第一次干涉檢測結(jié)果和第二次干涉檢測結(jié)果相減得到被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種線偏振光菲索干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射檢測方法，該方法包括下述步驟將壓電陶瓷菲索干涉儀、偏振片、測試用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭和被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭按順序放置于同一光軸上；調(diào)整偏振片使其偏振軸方向與線偏振光菲索干涉儀出射的的某一偏振光振動方向相同，對被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭進(jìn)行第一次干涉檢測；旋轉(zhuǎn)偏振片使其偏振軸與線偏振光菲索干涉儀出射的另一偏振光振動方向相同，對被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭進(jìn)行第二次干涉檢測；將第一次干涉檢測結(jié)果和第二次干涉檢測結(jié)果相減得到被檢測標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射。本發(fā)明具有非常高的檢測精度，操作簡單易于實(shí)施，適合于平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭以及各種相對孔徑的球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的應(yīng)力雙折射檢測。
文檔編號G01M11/02GK102494875SQ201110410378
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者宣斌, 謝京江 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所