一種大數(shù)值孔徑條紋對(duì)比度可調(diào)節(jié)的點(diǎn)衍射干涉裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種大數(shù)值孔徑條紋對(duì)比度可調(diào)節(jié)的點(diǎn)衍射干涉裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，具體是一種大數(shù)值孔徑條紋對(duì)比度可調(diào)節(jié)的點(diǎn)衍射干涉裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著微電子、航天航空等高科技前沿領(lǐng)域?qū)τ诠鈱W(xué)球面面形精度的不斷提高，同時(shí)也對(duì)球面檢測(cè)精度提出了很高的要求。雖然Twyman-Green型、Fizeau型球面干涉檢測(cè)系統(tǒng)以及絕對(duì)檢測(cè)法等傳統(tǒng)球面干涉檢測(cè)技術(shù)仍是目前應(yīng)用最廣的檢測(cè)手段，但其精度都受到了參考標(biāo)準(zhǔn)鏡面形精度的限制，因而難以滿足高精度球面檢測(cè)的需要。
[0004]點(diǎn)衍射球面干涉檢測(cè)技術(shù)的基本思想是利用點(diǎn)衍射原理來(lái)獲取理想的球面波，并將衍射波前的一部分作為參考波前，另一部分作為檢測(cè)波前，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)球面面形的高精度檢測(cè)。利用點(diǎn)衍射原理獲得理想球面波前，避免了傳統(tǒng)干涉檢測(cè)系統(tǒng)中由于標(biāo)準(zhǔn)鏡面形誤差對(duì)于系統(tǒng)檢測(cè)精度的限制，因而可以達(dá)到衍射極限性能的分辨率，并使得檢測(cè)精度具有較好的再現(xiàn)性。
[0005]點(diǎn)衍射干涉檢測(cè)技術(shù)一般有兩種形式，一種采用針孔板產(chǎn)生衍射球面波，一種采用光纖產(chǎn)生衍射球面波。其中光纖式可實(shí)現(xiàn)條紋對(duì)比度調(diào)整，但是衍射球面波數(shù)值孔徑較小，一般不超過(guò)0.2 ;而針孔式可提供較大數(shù)值孔徑的衍射球面波，但是無(wú)法調(diào)整條紋對(duì)比度，對(duì)于未鍍膜的球面來(lái)說(shuō)，通常反射率僅有4%左右，因此獲得的干涉條紋對(duì)比度很差，容易影響面形測(cè)量的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種大數(shù)值孔徑條紋對(duì)比度可調(diào)節(jié)的點(diǎn)衍射干涉裝置，用以解決針孔點(diǎn)衍射干涉儀條紋對(duì)比度可調(diào)節(jié)的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)球面，尤其是低反射率球面的高精度測(cè)量。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種大數(shù)值孔徑條紋對(duì)比度可調(diào)節(jié)的點(diǎn)衍射干涉裝置，包括線偏振激光器、二分之一波片、第一四分之一波片、第一分光鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、第二四分之一波片、第三反射鏡、第四反射鏡、第三四分之一波片、第二分光鏡、準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)、顯微物鏡、點(diǎn)衍射板、待測(cè)球面、壓電移相器、準(zhǔn)直透鏡、第四四分之一波片、檢偏器、成像透鏡和探測(cè)器；線偏振激光器、二分之一波片、第一四分之一波片、第一分光鏡和第一反射鏡依次共光軸設(shè)置，上述部件所在光軸為第一光軸；第四反射鏡、第三四分之一波片、第二分光鏡、準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)、顯微物鏡和點(diǎn)衍射板依次共光軸設(shè)置，上述部件所在光軸為第二光軸，第二光軸與第一光軸垂直；第一分光鏡、第二四分之一波片和第三反射鏡依次共光軸設(shè)置，上述部件所在光軸為第三光軸，第三光軸與第二光軸平行，且與第一光軸垂直；第二反射鏡位于第一反射鏡和第二分光鏡之間，將第一反射鏡的光束反射至第二分光鏡；待測(cè)球面和壓電移相器連接，待測(cè)球面所在光軸為第四光軸，準(zhǔn)直透鏡、第四四分之一波片、檢偏器、成像透鏡和探測(cè)器依次共光軸設(shè)置，上述部件所在光軸為第五光軸，第四光軸和第五光軸關(guān)于第二光軸對(duì)稱(chēng)。
[0008]線偏振激光器出射的光依次經(jīng)過(guò)二分之一波片和第一四分之一波片后產(chǎn)生右旋圓偏振光，再經(jīng)過(guò)第一分光鏡分為兩束，其中透射光束經(jīng)過(guò)第一反射鏡和第二反射鏡反射到第二分光鏡，再經(jīng)過(guò)第二分光鏡反射進(jìn)入準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)；由第一分光鏡反射的光束先后經(jīng)過(guò)第二四分之一波片和第三反射鏡后，反射到第四反射鏡，經(jīng)第四反射鏡反射至第三四分之一波片后產(chǎn)生左旋圓偏振光，再通過(guò)第二分光鏡透射后進(jìn)入準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)；兩束光會(huì)合后通過(guò)準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)和顯微物鏡會(huì)聚到點(diǎn)衍射板，衍射出含有左旋和右旋兩束光的近似標(biāo)準(zhǔn)球面波；每一旋向的球面波前都分為兩部分，一部分作為參考波前，另一部分作為檢測(cè)波前，檢測(cè)波前經(jīng)待測(cè)球面反射至點(diǎn)衍射板，再經(jīng)點(diǎn)衍射板反射后與旋向相反的參考波前會(huì)合后經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡變?yōu)槠矫娌?，?jīng)過(guò)第四四分之一波片后變成偏振方向相互垂直的線偏振光，最后通過(guò)檢偏器和成像透鏡后于探測(cè)器上得到干涉條紋；通過(guò)調(diào)整檢偏器的旋轉(zhuǎn)角度可實(shí)現(xiàn)條紋對(duì)比度的調(diào)節(jié)。壓電移相器推動(dòng)待測(cè)球面沿第四光軸移動(dòng)。
[0009]所述點(diǎn)衍射板包括玻璃基底、金屬反射膜和衍射針孔，金屬反射膜鍍于玻璃基底之上，金屬反射膜中心設(shè)有一個(gè)衍射針孔；光束依次經(jīng)過(guò)玻璃基底和金屬反射膜上的衍射針孔。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明通過(guò)引入偏振技術(shù)在針孔點(diǎn)衍射干涉系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了大數(shù)值孔徑條紋對(duì)比度可調(diào)，并且將旋向相反的兩束光的產(chǎn)生放在了點(diǎn)衍射板之前，從而使該系統(tǒng)在干涉腔中不引入任何其他元件，與現(xiàn)有的通過(guò)在干涉腔中引入元件來(lái)實(shí)現(xiàn)參考波前與檢測(cè)波前旋向相反的裝置相比較，能夠?qū)Υ郎y(cè)球面獲得更高的精度。并且本裝置中的旋向相反的兩束光雖然是分光路的，但最后均通過(guò)衍射針孔衍射出近似標(biāo)準(zhǔn)球面波，因此可以很大程度上減小裝調(diào)誤差帶來(lái)的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是大數(shù)值孔徑條紋對(duì)比度可調(diào)節(jié)的點(diǎn)衍射干涉裝置示意圖。
[0012]圖2是到達(dá)檢偏器的所有線偏振光分布情況以及檢偏器透光軸方向選擇。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014]如圖1所示，一種大數(shù)值孔徑條紋對(duì)比度可調(diào)的點(diǎn)衍射干涉裝置，包括線偏振激光器1、二分之一波片2、第一四分之一波片3、第一分光鏡4、第一反射鏡5、第二反射鏡6、第二四分之一波片7、第三反射鏡8、第四反射鏡9、第三四分之一波片10、第二分光鏡11、準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)12、顯微物鏡13、點(diǎn)衍射板14、待測(cè)球面15、壓電移相器16、準(zhǔn)直透鏡17、第四四分之一波片18、檢偏器19、成像透鏡20和探測(cè)器21 ;線偏振激光器1、二分之一波片2、第一四分之一波片3、第一分光鏡4和第一反射鏡5依次共光軸設(shè)置，上述部件所在光軸為第一光軸；第四反射鏡9、第三四分之一波片10、第二分光鏡11、準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)12、顯微物鏡13和點(diǎn)衍射板14依次共光軸設(shè)置，上述部件所在光軸為第二光軸，第二光軸與第一光軸垂直；第一分光鏡4、第二四分之一波片7和第三反射鏡8依次共光軸設(shè)置，上述部件所在光軸為第三光軸，第三光軸與第二光軸平行，且與第一光軸垂直；第二反射鏡6位于第一反射鏡5和第二分光鏡11之間,將第一反射鏡5的光束反射至第二分光鏡11 ;待測(cè)球面15與壓電移相器16連接，待測(cè)球面15所在光軸為第四光軸，準(zhǔn)直透鏡17、第四四分之一波片18、檢偏器19、成像透鏡20和探測(cè)器21依次共光軸設(shè)置，上述部件所在光軸為第五光軸，第四光軸和第五光軸關(guān)于第二光軸對(duì)稱(chēng)。
[0015]其中點(diǎn)衍射板14包括玻璃基底141、金屬反射膜142和衍射針孔143，金屬反射膜142鍍于玻璃基底141之上，金屬反射膜142中心設(shè)有一個(gè)衍射針孔143 ;光束依次經(jīng)過(guò)玻璃基底141和金屬反射膜142上的衍射針孔143。
[0016]線偏振激光器I出射的光依次經(jīng)過(guò)二分之一波片2和第一四分之一波片3后產(chǎn)生右旋圓偏振光，再經(jīng)過(guò)第一分光鏡4分為兩束,其中透射光束經(jīng)過(guò)第一反射鏡5和第二反射鏡6反射到第二分