雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀涉及光學(xué)儀器領(lǐng)域，該干涉儀第一激光光源和第二激光光源發(fā)出激光，經(jīng)過(guò)光纖耦合器耦合后，通過(guò)會(huì)聚透鏡將光會(huì)聚在小孔光闌處，經(jīng)過(guò)小孔光闌后光發(fā)散出射，由分光鏡反射后，經(jīng)由準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直形成平行光，照射在標(biāo)準(zhǔn)參考鏡上；一部分光經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)參考鏡的參考面反射回來(lái)，形成參考波前；另一部分光透射過(guò)參考鏡后，照射在待測(cè)元件上，經(jīng)由待測(cè)元件反射回來(lái)，形成測(cè)量波前；兩路反射波經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直鏡返回，由分光鏡透射，通過(guò)成像鏡后，干涉條紋由面陣探測(cè)器接收?？稍趦蓚€(gè)波長(zhǎng)切換，可以對(duì)未鍍膜元件進(jìn)行面形測(cè)試，還可以對(duì)鍍了632.8nm增透膜的光學(xué)元件進(jìn)行面形測(cè)試，有效地?cái)U(kuò)充了現(xiàn)有單波長(zhǎng)斐索激光干涉儀的檢測(cè)能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)儀器領(lǐng)域，特別涉及一種雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀。

【背景技術(shù)】
[0002]斐索激光干涉儀主要用于元件的表面面形測(cè)量，它具有非接觸、無(wú)損傷、精確度高等突出優(yōu)點(diǎn)，目前，已成為光學(xué)元件檢測(cè)的首選方式。菲索激光干涉儀通常由光源、擴(kuò)束鏡、準(zhǔn)直鏡、標(biāo)準(zhǔn)參考鏡、成像鏡、系統(tǒng)光闌、面陣探測(cè)器等部分組成。標(biāo)準(zhǔn)參考鏡是菲索激光干涉儀的重要組成部分，它將斐索激光干涉儀輸出的平面波轉(zhuǎn)化為一個(gè)高精度的球面波，用于球面元件的表面面形測(cè)量。
[0003]斐索激光干涉儀測(cè)量元件表面面形的原理如圖1所示。標(biāo)準(zhǔn)參考鏡11將斐索激光干涉儀輸出的平面波轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐尾?，同時(shí)將輸出的激光分離為參考光束和測(cè)量光束兩部分。標(biāo)準(zhǔn)參考鏡最后一個(gè)面稱(chēng)為參考面12，一般是一個(gè)消球差的曲面。參考面大約將4%的激光反射回干涉儀，形成參考波前。剩余的激光作為測(cè)量波前，照射至待測(cè)元件13。測(cè)量光線(xiàn)垂直穿過(guò)參考面后，照射到待測(cè)元件表面，經(jīng)過(guò)元件表面反射后，大約4%的激光原路返回至參考面，并再次垂直穿過(guò)參考面，與參考波前形成明暗相間的干涉條紋，被斐索激光干涉儀內(nèi)部面陣探測(cè)器接收。由于測(cè)量波前攜帶了待測(cè)元件表面的面形信息，因此，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，可以得到元件的表面面形。
[0004]美國(guó)的ZYGO公司已有商業(yè)化的斐索激光干涉儀出售，其工作波長(zhǎng)主要為632.8nm，屬于單一工作波長(zhǎng)的斐索激光干涉儀?？捎糜诠鈱W(xué)元件表面面形測(cè)量，以及對(duì)工作在632.Snm波長(zhǎng)的光學(xué)系統(tǒng)性能進(jìn)行測(cè)試。但該類(lèi)斐索激光干涉儀存在兩個(gè)缺陷，一個(gè)是由于其只能發(fā)出632.Snm的工作波長(zhǎng)，因此只能對(duì)工作在該波長(zhǎng)的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試，對(duì)于其它波段的透射式光學(xué)系統(tǒng)則無(wú)法測(cè)量；另一個(gè)缺陷是無(wú)法對(duì)鍍有632.Snm增透膜的光學(xué)元件表面面形進(jìn)行測(cè)試，原因是當(dāng)元件表面鍍有632.Snm增透膜后，元件表面632.Snm的光譜反射率非常低，反射光基本無(wú)法和參考波前形成明暗相間的干涉條紋，從而無(wú)法分析出鍍膜后元件表面面形。將元件通過(guò)固定件安裝到光學(xué)儀器后，由于固定方式導(dǎo)致的該元件表面面形變化也無(wú)法通過(guò)斐索激光干涉儀來(lái)監(jiān)測(cè)。
[0005]如果購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)不同工作波長(zhǎng)的斐索激光干涉儀，避開(kāi)元件在632.Snm反射率過(guò)低的問(wèn)題，可對(duì)元件進(jìn)行面形測(cè)量，但這樣會(huì)要求使用者同時(shí)購(gòu)買(mǎi)2臺(tái)不同工作波長(zhǎng)斐索激光干涉儀，需要配備多個(gè)不同F(xiàn)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)參考鏡，加上相關(guān)配件，導(dǎo)致價(jià)格成本翻倍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀光學(xué)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)解決了現(xiàn)有技術(shù)中的斐索激光干涉儀，波長(zhǎng)單一，不能對(duì)鍍有632.8nm增透膜的光學(xué)元件表面面形進(jìn)行測(cè)試的問(wèn)題，通過(guò)雙波長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)一定范圍波長(zhǎng)的需求和解決對(duì)鍍有632.8nm增透膜的光學(xué)元件表面面形進(jìn)行測(cè)試的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀，其特征在于，該干涉儀包括:第一激光光源、第二激光光源、光纖耦合器、會(huì)聚透鏡、小孔光闌、分光鏡、準(zhǔn)直鏡、標(biāo)準(zhǔn)參考鏡、成像鏡和面陣探測(cè)器；所述第一激光光源和第二激光光源發(fā)出激光，經(jīng)過(guò)光纖耦合器耦合后，通過(guò)會(huì)聚透鏡將光會(huì)聚在小孔光闌處，經(jīng)過(guò)小孔光闌后光發(fā)散出射，由分光鏡反射后，經(jīng)由準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直形成平行光，照射在標(biāo)準(zhǔn)參考鏡上；一部分光經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)參考鏡的參考面反射回來(lái)，形成參考波前；另一部分光透射過(guò)參考鏡后，照射在待測(cè)元件上，經(jīng)由待測(cè)元件反射回來(lái)，形成測(cè)量波前；兩路反射波經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直鏡返回，由分光鏡透射，通過(guò)成像鏡后，干涉條紋由面陣探測(cè)器接收。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:不同于現(xiàn)有商業(yè)化產(chǎn)品只工作在一個(gè)波長(zhǎng)的特點(diǎn)，本發(fā)明同時(shí)具有兩個(gè)工作波長(zhǎng)，波段范圍在400nm至800nm范圍內(nèi)。工作時(shí)可在兩個(gè)波長(zhǎng)切換，不僅可以對(duì)未鍍膜元件進(jìn)行面形測(cè)試，同時(shí)還可以對(duì)鍍了 632.8nm增透膜的光學(xué)元件進(jìn)行面形測(cè)試，有效地?cái)U(kuò)充了現(xiàn)有單波長(zhǎng)斐索激光干涉儀的檢測(cè)能力。同時(shí)由于干涉儀有兩個(gè)激光光源，即使某個(gè)光源出現(xiàn)問(wèn)題，也不影響干涉儀正常工作，這樣就減少了由于光源損壞造成干涉儀無(wú)法工作的時(shí)間，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1現(xiàn)有技術(shù)中斐索激光干涉儀對(duì)元件表面面形測(cè)量原理圖。
[0011]圖2本發(fā)明雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖中:1、第一激光光源,2、第二激光光源,3、光纖稱(chēng)合器,4、會(huì)聚透鏡,5、小孔光闌，6、分光鏡，7、準(zhǔn)直鏡，8、標(biāo)準(zhǔn)參考鏡，9、成像鏡，1、面陣探測(cè)器。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀，如圖2所示，該干涉儀包括:第一激光光源1、第二激光光源2、光纖稱(chēng)合器3、會(huì)聚透鏡4、小孔光闌5、分光鏡6、準(zhǔn)直鏡7、標(biāo)準(zhǔn)參考鏡8、成像鏡9和面陣探測(cè)器10 ;所述第一激光光源I和第二激光光源2發(fā)出激光，經(jīng)過(guò)光纖耦合器3耦合后，通過(guò)會(huì)聚透鏡4將光會(huì)聚在小孔光闌5處，經(jīng)過(guò)小孔光闌后光發(fā)散出射，由分光鏡6反射后，經(jīng)由準(zhǔn)直鏡7準(zhǔn)直形成平行光，照射在標(biāo)準(zhǔn)參考鏡8上；一部分光經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)參考鏡8的參考面反射回來(lái)，形成參考波前；另一部分光透射過(guò)標(biāo)準(zhǔn)參考鏡8后，照射在待測(cè)元件上，經(jīng)由待測(cè)元件反射回來(lái)，形成測(cè)量波前；兩路反射波經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直鏡7返回，由分光鏡6透射，通過(guò)成像鏡9，干涉條紋由面陣探測(cè)器10接收。
[0015]激光光源為可見(jiàn)光波段的半導(dǎo)體激光器，波長(zhǎng)范圍400nm至800nm，并且兩個(gè)光源波長(zhǎng)不相同，存在10nm以上波長(zhǎng)間隔。光纖耦合器3為雙光路光纖耦合器。會(huì)聚透鏡4為可見(jiàn)光波段的透鏡組，鏡片數(shù)量為I片至4片，焦長(zhǎng)范圍為1mm至200mm。分光鏡6為可見(jiàn)光波段分束器，透射與反射分光比為30%至70%。準(zhǔn)直鏡7為可見(jiàn)光波段的透鏡組，鏡片數(shù)量為I片至4片，焦長(zhǎng)范圍為50mm至15000mm。標(biāo)準(zhǔn)參考鏡8，為可見(jiàn)光波段的透鏡組，鏡片數(shù)量為2片至7片，焦長(zhǎng)范圍為1mm至10000mm。成像鏡9為可見(jiàn)光波段的透鏡組，鏡片數(shù)量為2片至5片，焦長(zhǎng)范圍為1mm至1000mm。面陣探測(cè)器10為可見(jiàn)光波段的C⑶探測(cè)器或CMOS探測(cè)器。
【權(quán)利要求】
1.雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀，其特征在于，該干涉儀包括:第一激光光源、第二激光光源、光纖耦合器、會(huì)聚透鏡、小孔光闌、分光鏡、準(zhǔn)直鏡、標(biāo)準(zhǔn)參考鏡、成像鏡和面陣探測(cè)器；所述第一激光光源和第二激光光源發(fā)出激光，經(jīng)過(guò)光纖耦合器耦合后，通過(guò)會(huì)聚透鏡將光會(huì)聚在小孔光闌處，經(jīng)過(guò)小孔光闌后光發(fā)散出射，由分光鏡反射后，經(jīng)由準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直形成平行光，照射在標(biāo)準(zhǔn)參考鏡上；一部分光經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)參考鏡的參考面反射回來(lái)，形成參考波前；另一部分光透射過(guò)參考鏡后，照射在待測(cè)元件上，經(jīng)由待測(cè)元件反射回來(lái)，形成測(cè)量波前；兩路反射波經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直鏡返回，由分光鏡透射，通過(guò)成像鏡后，干涉條紋由面陣探測(cè)器接收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀，其特征在于，所述第一激光光源和第二激光光源的波長(zhǎng)范圍為400nm至800nm，并且兩個(gè)光源波長(zhǎng)不相同，存在10nm以上波長(zhǎng)間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀，其特征在于，所述分光鏡的透射與反射分光比為30%至70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀，其特征在于，所述會(huì)聚透鏡為可見(jiàn)光波段的透鏡組，鏡片數(shù)量為I片至4片，焦長(zhǎng)范圍為1mm至200mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀，其特征在于，所述準(zhǔn)直鏡為可見(jiàn)光波段的透鏡組，鏡片數(shù)量為I片至4片，焦長(zhǎng)范圍為50_至15000_。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)參考鏡，為可見(jiàn)光波段的透鏡組，鏡片數(shù)量為2片至7片，焦長(zhǎng)范圍為1mm至10000mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀，其特征在于，所述成像鏡，為可見(jiàn)光波段的透鏡組，鏡片數(shù)量為2片至5片，焦長(zhǎng)范圍為1mm至1000mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長(zhǎng)斐索激光干涉儀，其特征在于，所述面陣探測(cè)器，為可見(jiàn)光波段的CCD探測(cè)器或CMOS探測(cè)器。
【文檔編號(hào)】G01B9/02GK104315971SQ201410605364
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】曲藝, 蘇東奇, 苗二龍, 隋永新, 楊懷江 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所