[发明专利]一种检测掠射筒状离轴非球面镜的多光束长轨干涉仪

说明书

技术领域

本发明属于光学检测技术领域中涉及的一种基于多光束干涉的长轨扫描干涉仪，是一种对筒状离轴非球面镜进行检测的设备。

背景技术

在极紫外及X射线波段工作的光学元件，大多工作在掠射方式下，光学元件多为筒状和条状，且对光学元件的面型要求极高，使用常规光学检测设备很难对掠射光学元件进行高精度检测。国外对筒状非球面进行检测多采用扫描重建的方法，与本发明最为接近的已有技术是意大利Sincrotrone Trieste公司的钱石南、美国大陆光学公司的李海章及美国BNL实验室的Peter Z Takacs等人研制的五棱镜长轨轮廓仪(SPIE，Vol 2805，108～114，1996年8月)原理结构如图1所示：包括激光光源1、起偏器2、分光镜3、第一直角棱镜4、第二直角棱镜5、半波片6、偏振分光镜7、第一1/4波片8、道威棱镜9、第一五棱镜10、第二五棱镜11、待测筒状非球面镜12、旋转平台13、第二1/4波片14、参考平面镜15、傅里叶变换透镜16、CCD相机17。

由激光光源1发出的光束经过起偏器2变为线偏振光，然后进入分光镜3，分光镜3将入射光束分成两束分别进入第一直角棱镜4和第二直角棱镜5、两直角棱镜分别将光束产生一个与传播方向垂直的位移后反射回分光镜3、通过调整第一直角棱镜4和第二直角棱镜5的位置可以改变由分光镜3出射的两束相互平行的相干光之间的距离。由分光镜3出射的两束相互平行的相干光通过半波片6进入偏振分光镜7，偏振分光镜7将两平行光分成偏振方向为平行和垂直的两部分，一部分为检测光束通过第一1/4波片8进入道威棱镜9，通过道威棱镜9后进入第一五棱镜10，然后进入第二五棱镜11，由第二五棱镜11出射的光照射到待测筒状非球面镜12表面，经待测筒状非球面镜12反射依次通过第二五棱镜11、第一五棱镜10、道威棱镜9、第一1/4波片8进入偏振分光镜7，此检测光束再次通过第一1/4波片8后偏振状态发生改变，从而能够通过偏振分光镜7入射到傅里叶变换透镜16上，最终在CCD相机17上参与干涉成像；另一部分光束为参考光束，由偏振分光镜7射出后通过第二1/4波片14，入射到参考平面镜15表面，经参考平面镜15反射后，再次通过第二1/4波片14，然后通过偏振分光镜7入射到傅里叶变换透镜16上，最终在CCD相机17上干涉成像。通过测量检测光束和参考光束在CCD相机17上所成干涉条纹间的距离就可以得到待测筒状非球面镜12表面的斜率信息，进而得到待测筒状非球面镜12的表面轮廓。

该五棱镜长轨轮廓仪存在的问题是：分光装置由分光镜3、第一直角棱镜4和第二直角棱镜5组成，通过此装置一束光被分成两束平行的相干光，在CCD相机17上产生干涉条纹，测量待测筒状非球面镜12的表面倾斜。双光束产生的干涉条纹锐度不够，难以更精确的定位到条纹中心而影响测量精度。而且分光装置各元件的相对位置易受环境因素影响，影响测量精度。

发明内容

为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于进一步提高长轨干涉仪的测量精度。特设计一种利用多光束干涉来代替已有技术中的双光束干涉，使干涉条纹更加细锐，测量结果更精确。

本发明要解决的技术问题是：提供一种检测掠射筒状离轴非球面镜的多光束长轨干涉仪。解决技术问题的技术方案如图2所示：包括激光光源18、起偏器19、直角棱镜20、多光束分光器21、光阑22、半波片23、偏振分光镜24、第一1/4波片25、第一五棱镜26、第二五棱镜27、待测筒状非球面镜28、旋转平台29、第二1/4波片30、参考平面镜31、傅里叶变换透镜32、CCD相机33。