[发明专利]轴锥镜透射波面的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学检测领域，特别是一种轴锥镜透射波面的测量方法。

技术背景

轴锥镜作为一个旋转对称角锥形光学元件，它可以为光学系统提供一个长焦深，由于这一优点它在许多领域被广泛使用，诸如成像光学系统、光学测试、激光加工、激光束整形、激光谐振腔、非衍射光束的产生等方面，且在光刻照明中利用轴锥镜可以实现环形照明模式。这就对锥形面的制作精度提出了严格的要求，锥形面的制作需要精确的测量方法。

在先技术[1](Sanjib Chatterjee and Y.Pavan Kumar.“Measurement of the surface profile of an axicon lens with a polarization phase-shifting shearing interferometer”,Appl.Opt.50(32):6057-6062(2011).)利用基于偏振相移径向干涉技术的泰曼格林干涉仪检测轴锥镜面形。用偏振分束镜把轴锥镜的入射波面分成透射波面和反射波面两部分，然后对这两部分进行分束和合束，使不同光程差的两路径的光束沿着径向方向进行线性剪切干涉，利用获得的光程差图形得到轴锥镜的面形信息。在此方法中，需要对透射波面和反射波面这两部分光束进行调整，使它们在合束以后产生剪切干涉，但该方法对大角度轴锥镜的测量是无效的。

在先技术[2](David Kupka,Philip Schlup,and Randy A.Bartels,“Self-referenced interferometry for the characterization of axicon lens quality”,Appl.Opt.47(9):1200-1205(2008).)用于轴锥镜特性测量的一个简单的干涉仪。通过被测轴锥镜的光波与共线的参考光波发生干涉，利用产生的柱形对称自参考干涉图案获得被测轴锥镜面形的畸变。此方法需要利用反射镜的倾斜来调整分束镜得到的两路光，使它们发生干涉，同时该方法只能测大锥角轴锥镜的面形。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种测量轴锥镜透射波面的方法。该方法应具有装置简单、对轴锥镜的锥角没有限制和易于测量等优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种轴锥镜透射波面的测量方法，其特点在于，该方法包括以下步骤：

①制备凹面锥形反射镜：根据待测轴锥镜制作与之匹配的凹面锥形反射镜：该凹面锥形反射镜的锥角式中β=arcsin{nsin[θ-arcsin(sinθn)]}]]>表示待测轴锥镜对光束的折射角，其中n，θ分别为待测轴锥镜的折射率和锥角；凹面锥形反射镜的半径R1≥Rcosβ，其中R表示透过待测轴锥镜的光束的半径；

②安装测试装置：在移相干涉仪输出的平行光束方向依次置入平面标准镜、待测轴锥镜和凹面锥形反射镜，所述的待测轴锥镜的锥面朝向移相干涉仪的出光方向，所述的凹面锥形反射镜的凹面朝向移相干涉仪的出光方向；

③调整光路：调整所述的平面标准镜的平行平面与所述的平行光束垂直；调整所述的待测轴锥镜的平面与测量光束垂直，同时保证待测轴锥镜的中轴与移相干涉仪出射光束的中轴重合；调整所述的凹面锥形反射镜，使所述的凹面锥形反射镜的中轴与待测轴锥镜的中轴重合；

④测量：所述的移相干涉仪出射的光束经所述的平面标准镜形成平行的测量光束，经所述的平面标准镜返回的光束称为参考光束；所述的测量光束透过所述的待测轴锥镜经所述的凹面锥形反射镜反射沿原路返回，该原路返回的测量光束与平面标准镜返回的参考光束产生干涉条纹；调整待测轴锥镜和凹面锥形反射镜之间的距离获得清晰的干涉条纹，利用所述的移相干涉仪检测所述的干涉条纹，得到待测轴锥镜的透射波面。

所述的待测轴锥镜为凸面轴锥镜或凹面轴锥镜。

与在先技术相比，本发明的技术效果如下：