[发明专利]大口径高平行度光学元件波前检测装置

说明书

一种大口径高平行度光学元件波前检测装置，该装置包括小口径短相干光源平面干涉仪主机、扩束系统、标准镜和计算机，本发明装置能对大口高平行度光学元件波前误差进行精确检测，有效地解决了一般商用大口径波长移相干涉仪在检测高平行度光学元件时候，由于后表面反射而产生的自干涉条纹造成波面无法解包计算的问题。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，特别涉及一种大口径高平行度光学元件波前检测装置，主要应用于大型激光聚变装置、军工、航天等领域所需的大口径高平行度光学元件波前的工序检和终检。

背景技术

近些年来，随着大口径光学系统在天文光学、空间科学研究、地基空间目标探测与识别、惯性约束核聚变等高科技领域中的广泛应用，由于大口径光学元件的特殊性，人们对大口径光学元件的波前误差精度要求越来越高，同时也需要有与之相应的高精度检测手段来判断其波前误差是否满足要求。

平行平板属于大口径光学件中的一种，如应用在高功率激光系统中的大口径偏振片在加工成型后一般都具有很高的平行度(即表面平行差小于10″)，特别是对于工作在透射和反射模式下的大口径偏振片，对于两面的波前误差都具有较高的要求，最终还需要在表面镀膜。在使用一般的大口径波长移相干涉仪检测的过程中，由于其后表面产生的反射光会引入自干涉条纹，会严重影响波前测量的结果。大口径偏振片实际是在布儒斯特角下使用的，在检测的过程中还需要对元件进行转角度(非0°入射)放置，这进一步增加了检测的难度。

在垂直入射(0°入射)的情况下，可以把待测样品加工成楔角或在被测元件的后表面涂凡士林，但它不易擦洗且可能会影响光学表面质量(例如后表面也是工作面的情况)，对于已镀膜元件更不能采用这种方法。在商用的大口径波长移相干涉仪上，ZYGO公司提出了多表面傅里叶变换相移测试方法(Deck.L，Fourier-transform phase-shiftinginterferometry[J],Applied Optic，2003,42(13)：2354-2365)，能够得到被测波前的准确结果。

在实际使用角度(非0°入射)的情况下，使用大口径波长移相干涉仪检测会出现后表面多次反射而产生的自干涉条纹的影响，进行相位解包计算以后会出现数据丢失的情况，造成波面数据的不完整，并且无法采用多表面傅里叶变换相移方法来检测。特别对于镀膜后的光学元件，不能在后表面涂凡士林，为了得到精确的测试结果需要使用短相干光源干涉仪来检测。

4D公司在商用同步移相菲索干涉仪专利技术(James E.Millerd，James C.Wyant，Simultaneousphase-shiftingFizeauinterferometer.U.S.Patent,7,230,718,2007)提出了一种短相干光源光程匹配方案，干涉仪的光源采用短相干光源，可以实现对厚度大于0.3mm的平行平板波前误差的检测，但是检测口径不能大于干涉仪的测试口径(Φ100mm)，对于大口径光学元件无法进行全口径波前的检测。

发明内容

本发明的目的是为了解决在0°和非0°入射情况下的大口径高平行度光学元件波前误差测试问题，提出一种大口径高平行度光学元件波前检测装置，该装置能对大口高平行度光学元件波前误差进行精确检测，有效的解决了一般商用大口径波长移相干涉仪在检测高平行度光学元件时候，由于后表面反射而产生的自干涉条纹造成波面无法解包计算的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种大口径高平行度光学元件波前检测装置，其特点在于该装置包括小口径短相干光源平面干涉仪主机、扩束系统、标准镜和计算机，所述的扩束系统包括依次的小口径转折反射镜、扩束次镜组、大口径转折反射镜和准直主镜，所述的标准镜包括标准透射镜和标准反射镜，沿干涉仪主机的光束输出方向依次是所述的小口径转折反射镜、扩束次镜组、大口径转折反射镜、准直主镜、标准透射镜、待检光学元件和标准反射镜，所述的计算机通过数据线与所述的干涉仪主机相连，所述的计算机采集所述的干涉条纹，采用现有方法对所述的干涉条纹进行移相和解包计算，得到待检光学元件的波前信息。