[实用新型]光学玻璃均匀性测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学玻璃，特别是一种光学玻璃均匀性测试装置，尤其适用于大尺寸高精度光学玻璃材料的均匀性测试。

背景技术

近年来用于激光约束聚变的大能量、高功率激光装置发展迅猛，如美国的NIF和中国的“神光”，这些激光装置需要大量的大尺寸(对角线0.5～1m)平面类透射激光光学元件。激光系统对这类光学元件的透射波面误差的要求一般在0.25～0.1λ(P-V值)。要加工出精度如此高的光学元件，一方面对材料的光学均匀性提出要求非常高，因为厚度为40mm的玻璃材料，局部折射率10^-6量级的变化，其单次透射光波引起的畸变就达到0.1λ(n取1.53，λ取0.633μm)；另一方面在玻璃的均匀性确定的情况下，假如能够测量出均匀性的分布情况就可以在光学加工中采取加工补偿的办法获得整个透射波面满足要求的光学元件，这在大尺寸激光平面光学元件的加工中是尤为重要的。

郭培基，余景池等人研制了采用激光干涉仪的高精度光学玻璃光学均匀性测量仪(《激光杂志》2004年第25卷第3期)。该光学玻璃的均匀性测试装置示意图见图1。它是通过四步测量方法得到被测样品均匀性的绝对测量值，见图2。

在已知的如图1和图2所示的光学玻璃均匀性测试装置和测试方法中：由激光器1发射的激光束经消相干和照明整形等环节，经分束器2，再经扩束系统3扩束至工件所需的光束口径，之后平行光束经过标准平面镜4，经标准平面镜4后表面反射的一路光束返回，另一路光束继续通过被测工件5到达后反射镜6之后返回，两路光束先后通过分束器2再经成像物镜7在CCD8的像面上产生干涉条纹。干涉条纹通过图像采集在计算机9系统中进行分析计算。图1所描绘测试装置所采集的干涉图不仅包含了被测工件均匀性的信息，而且包括了系统的误差、前后标准面误差和工件本身的前后表面的误差。图2中步骤一，标准平面镜4-1的后标准面反射参考波与被测工件的前表面5-1反射波相干成像数据采集为M₁(x，y)；步骤二，标准平面镜的后标准面4-1反射参考波与被测工件的后表面5-2反射波相干成像数据采集为M₂(x，y)；步骤三，标准平面镜的后标准面4-1反射参考波与后反射镜面6-1反射后再经过被测工件的反射波相干成像数据采集为M₃(x，y)；步骤四，标准平面镜的后标准面4-1反射参考波直接与后反射镜面6-1反射被相干成像数据采集为M₄(x，y)；通过图2所示的四步测量法可以解出被测工件的折射率均匀性的绝对数据：

Δn(x，y)＝{(n₀-1)〔M₁(x，y)-M₂(x，y)〕+n0〔M₃(x，y)-M₄(x，y)〕}/2t

(光学玻璃光学均匀性的绝对测量技术，《激光杂志》2003年第24卷第3期)。

上述方法虽然是一种绝对的测量方法，但是需要通过上述四个步骤去除系统引入的误差，每次测量都需要得到一定精度的干涉条纹，不然引入误差量会很大。而且，所述的四步测量是在不同的时间段完成，由于时间差引入的空气扰动和气流造成的误差不能够剔除掉。被测工件仍然需要加工到一定的面形精度。

发明内容

为了更加精确和方便的测量光学玻璃的均匀性，本实用新型的目的在于提供一种光学玻璃均匀性测试装置，该装置应能直接测量表面不进行预加工的光学玻璃的均匀性。

本实用新型的技术解决方案是：

一种光学玻璃均匀性的测试装置，其特点是包括：干涉仪和数据采集系统和测试系统

干涉仪和数据采集系统，由激光器、分束器、扩束物镜、成像物镜、CCD相机和图像采集处理器组成，其位置关系是：激光器发出的激光透过分束器经扩束物镜扩束准直后照射置于液槽中的待测光学玻璃，该扩束物镜又收集由所述的液槽方向的反射光束经分束器反射后，由成像物镜成像被所述的CCD相机摄像并传送给图像采集处理器；

待测光学玻璃调配系统，包括一液槽，在该液槽内依次置放托板、花岗岩平板、升降网和待测光学玻璃，该液槽设有排液阀和注液阀，其内装有折射率匹配液，该液槽通过管道、注液阀与盛有折射率匹配液的液罐相通，所述的液槽置于倾斜调整机构上，该倾斜调整机构置于防振台上。

所述的干涉仪和数据采集系统采用固定立式安装于相对独立的空间，所述的图像采集处理器独立于一测试房间。

所述的扩束物镜的前表面与所述的液槽内的折射率匹配液最高液面的距离为30～80cm。