平行平晶光學(xué)非均勻性的絕對(duì)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光干涉計(jì)量領(lǐng)域，特別是一種平行平晶光學(xué)非均勻性的絕對(duì)測(cè)量方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)透射材料是光學(xué)材料的重要組成部分，光學(xué)非均勻性作為評(píng)價(jià)光學(xué)透射材料 性能的重要指標(biāo)，反映的是同一塊光學(xué)材料內(nèi)部折射率的不一致性。光學(xué)材料內(nèi)部的折射 率不一致，將直接導(dǎo)致透射波前的改變，進(jìn)而改變光學(xué)系統(tǒng)的波像差。通常情況下，10 6量 級(jí)的光學(xué)非均勻性，會(huì)引入波長(zhǎng)量級(jí)的波像差，因此對(duì)光學(xué)元件光學(xué)非均勻性的高精度檢 測(cè)具有重要的意義。
[0003] 國(guó)內(nèi)外專家對(duì)光學(xué)非均勻性的檢測(cè)方法進(jìn)行了大量的研究。主要有貼置板測(cè)量 法、四步干涉測(cè)量法、短相干光干涉測(cè)量法以及波長(zhǎng)調(diào)諧傅里葉分析測(cè)量法。貼置板測(cè)量法 進(jìn)行光學(xué)非均勻性的檢測(cè)，需要增加兩塊折射率與被測(cè)件相同的玻璃平晶作為貼置板，平 晶表面面形精度要求優(yōu)于λ/10,同時(shí)所用折射率液的非均勻性也會(huì)影響測(cè)量精度；四步 干涉測(cè)量法進(jìn)行光學(xué)非均勻性的檢測(cè)，要求待測(cè)玻璃平板的楔角控制在2~66角分之間， 不能對(duì)前后表面平行度很高的平行平晶進(jìn)行測(cè)試；短相干干涉測(cè)量法解決了高精度測(cè)量前 后表面平行度較好的平板光學(xué)非均勻性的問(wèn)題，但測(cè)量精度受到光源譜寬的影響；波長(zhǎng)調(diào) 諧傅里葉分析測(cè)量法可以通過(guò)兩次測(cè)量，獲得平行平晶前后表面面形和材料均勻性信息， 但是儀器必須采用可精確調(diào)節(jié)波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器作為光源，并需要專用的處理軟件，無(wú) 法得到廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種精度高、易實(shí)現(xiàn)的平行平晶光學(xué)非均勻性的絕對(duì)測(cè)量 方法，使測(cè)量結(jié)果不受透射參考平晶面形和反射參考平晶面形精度的影響，測(cè)量對(duì)象不受 前后表面平行度的限制。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種平行平晶光學(xué)非均勻性的絕對(duì)測(cè)量方 法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1，建立坐標(biāo)系，以斐索型激光干涉儀的光軸發(fā)射方向?yàn)棣戚S，垂直地面方向 為y軸，X軸、y軸、Z軸構(gòu)成拇指沿光軸方向的右手坐標(biāo)系；采用斐索型激光干涉儀對(duì)第一 透射參考平晶T 1工作面A和待測(cè)平行平晶S前表面B進(jìn)行一次干涉測(cè)量得結(jié)果M 1;
[0007] 步驟2,沿著光軸方向，在待測(cè)平行平晶S后面放置反射參考平晶R，對(duì)第一透射參 考平晶Tl工作面A和反射參考平晶R工作面D進(jìn)行一次干涉測(cè)量，得到待測(cè)平行平晶S的 透射測(cè)量結(jié)果M 2;
[0008] 步驟3,將待測(cè)平行平晶S繞y軸旋轉(zhuǎn)180度，對(duì)第一透射參考平晶T1工作面A和 待測(cè)平行平晶S后表面C進(jìn)行一次干涉測(cè)量得結(jié)果M 3，將測(cè)量結(jié)果％沿y軸進(jìn)行鏡像反轉(zhuǎn) 得到;
[0009] 步驟4,取走待測(cè)平行平晶S，對(duì)第一透射參考平晶T1工作面A和反射參考平晶R 工作面D進(jìn)行一次空腔干涉測(cè)量得結(jié)果M4;
[0010] 步驟5,用第二透射參考平晶T2替換第一透射參考平晶T i，第二透射參考平晶1~2作 為干涉儀參考鏡，將第一透射參考平晶！\繞y軸旋轉(zhuǎn)180度，對(duì)第二透射參考平晶T 2工作 面E和第一透射參考平晶T1工作面A進(jìn)行一次干涉測(cè)量得結(jié)果M 5;
[0011] 步驟6,對(duì)第二透射參考平晶T2工作面E和反射參考平晶R工作面D進(jìn)行一次干 涉測(cè)量得結(jié)果M 6;
[0012] 步驟7,綜合步驟1~6的測(cè)量結(jié)果，得到待測(cè)平行平晶S的光學(xué)非均勻性Δη。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：（1)測(cè)量結(jié)果不受透射參考平晶面形和 反射參考平晶面形精度的影響，測(cè)量精度高；（2)測(cè)量對(duì)象不受前后表面平行度的限制，容 易實(shí)現(xiàn)；（3)測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)便，測(cè)量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0014] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明參考坐標(biāo)系的示意圖。
[0016] 圖2為第一透射參考平晶T1工作面A和待測(cè)平行平晶S前表面B干涉測(cè)量示意 圖。
[0017] 圖3為待測(cè)平行平晶S的透射測(cè)量示意圖。
[0018] 圖4為第一透射參考平晶T1工作面A和待測(cè)平行平晶S后表面C干涉測(cè)量示意 圖。
[0019] 圖5為空腔干涉測(cè)量的示意圖。
[0020] 圖6為第二透射參考平晶T2工作面E和第一透射參考平晶T i工作面A干涉測(cè)量 示意圖。
[0021] 圖7為第二透射參考平晶T2工作面E和反射參考平晶R工作面D干涉測(cè)量示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 結(jié)合圖1，本發(fā)明中所有的測(cè)量過(guò)程都在圖1所示的參考坐標(biāo)系下進(jìn)行。建立坐標(biāo) 系，以斐索型激光干涉儀的光軸發(fā)射方向?yàn)閦軸，垂直地面方向?yàn)閥軸，X軸、y軸、z軸構(gòu)成 拇指沿光軸方向的右手坐標(biāo)系。
[0023] 結(jié)合圖2~圖7,本發(fā)明平行平晶光學(xué)非均勻性絕對(duì)測(cè)量的方法，包含以下步驟：
[0024] 步驟1，如圖2所示，采用斐索型激光干涉儀對(duì)第一透射參考平晶T1工作面A和待 測(cè)平行平晶S前表面B進(jìn)行一次干涉測(cè)量得結(jié)果M 1，公式如下：
[0025] M1= 2B(x, y)-2A(x, y) (I)
[0026] 式中，A(x，y)表示第一透射參考平晶T1工作面A的面形誤差，B(x，y)表示待測(cè)平 行平晶S前表面B面形誤差。
[0027] 步驟2,如圖3所示，沿著光軸方向，在待測(cè)平行平晶S后面放置反射參考平晶R， 對(duì)第一透射參考平晶Tl工作面A和反射參考平晶R工作面D進(jìn)行一次干涉測(cè)量，得到待測(cè) 平行平晶S的透射測(cè)量結(jié)果M 2，公式如下：
[0028] M2= 2B (X，y) -2A (X，y) +2η。[C (X，y) -B (X，y) ] +2D (X，y) -2C (X，y) +2 δ (2)
[0029] 式中，n。表示待測(cè)平行平晶S的折射率名義值，δ表示待測(cè)平行平晶S光學(xué)非均 勻性引入的波像差，C(x，y)表示待測(cè)平行平晶S后表面C的面形誤差，D(x，y)表示反射參 考平晶R工作面D的面形誤差。
[0030] 步驟3,如圖4所示，將待測(cè)平行平晶S繞y軸旋轉(zhuǎn)180度，對(duì)第一透射參考平晶T1 工作面A和待測(cè)平行平晶S后表面C進(jìn)行一次干涉測(cè)量得結(jié)果M3，公式如下：
[0031] M3= -2C (-X, y) -2A (x, y) (3)
[0032] 式中，C (-X，y)表示沿y軸對(duì)待測(cè)平行平晶S后表面C的面形誤差進(jìn)行鏡像反轉(zhuǎn)；
[0033] 將測(cè)量結(jié)果％沿y軸進(jìn)行鏡像反轉(zhuǎn)得到:
[0034]
[0035] 其中，A(-X，y)表示沿y軸對(duì)第一透射參考平晶T1工作面A的面形誤差進(jìn)行鏡像 反轉(zhuǎn)。
[0036] 步驟4,如圖5所示，取走待測(cè)