[发明专利]高精度二次离轴椭球面反射镜光轴引出方法及其光学系统

权利要求书

1.高精度二次离轴椭球面反射镜光轴引出方法，其特征在于步骤如下：

1)准备光学干涉仪(1)、标准球面反射镜(2)、被测离轴椭球面镜反射镜(3)、第一小孔靶标(4)、第二小孔靶标(5)、小立方镜(6)、经纬仪(7)；将光学干涉仪(1)设置在标准球面反射镜(2)的一侧，将被测离轴椭球面镜反射镜(3)设置在标准球面反射镜(2)的另一侧；

2)将标准球面反射镜(2)的球心与被测离轴非球面反射镜(3)的焦点重合；

3)调整被测离轴椭球面反射镜(3)的俯仰、倾斜角度以及水平和竖直方向平移，调整标准球面反射镜(2)的水平和竖直方向平移，使得光学干涉仪(1)出射的球面波经过被测离轴椭球面镜反射镜(3)第一次反射至标准球面反射镜(2)、再经过标准球面反射镜(2)反射回被测离轴椭球面镜反射镜(3)，再由被测离轴椭球面镜反射镜(3)第二次反射至光学干涉仪(1)，形成干涉条纹；干涉条纹的波前的赛德尔系数的慧差项数值小于设定的慧差项阈值，球差系数值小于设定的球差系数阈值，其中设定的慧差项阈值、球差系数阈值均与光学干涉仪(1)发出的球面波的波长λ有关，完成光学系统的搭建；

4)在步骤3)光学系统的搭建完成后，利用第一小孔靶标(4)找到被测离轴椭球面镜反射镜(3)的长焦点位置；利用第二小孔靶标(5)找到离轴椭球面镜短焦点位置；

5)再将干涉仪切换至出射平面波，调整光学干涉仪(1)的俯仰、倾斜角度，使得出射的平面波正好通过第一小孔靶标(4)和第二小孔靶标(5)，此时平行光即为离轴椭球面镜反射镜(3)光轴方向；

6)利用小立方镜(6)，将光学干涉仪(1)出射的平面波方向引到小立方镜(6)朝向光学干涉仪(1)的面，记为A面，的法线上，用经纬仪(7)瞄小立方镜(6)的A面法线，记录经纬仪(7)的读数，得到被测离轴椭球面反射镜(3)光轴方向的水平和俯仰角度；

7)使被测离轴椭球面反射镜(3)的光轴与被测离轴椭球面反射镜(3)的背面法线建立角度关系；

8)根据步骤7)建立的角度关系，将被测离轴椭球面反射镜(3)光轴引至被测离轴椭球面反射镜(3)的背面法线，实现光轴引出。

2.根据权利要求1所述的高精度二次离轴椭球面反射镜光轴引出方法，其特征在于：小孔靶标(4)和小孔靶标(5)完全相同。

3.根据权利要求1所述的高精度二次离轴椭球面反射镜光轴引出方法，其特征在于：将标准球面反射镜(2)的球心与被测离轴非球面反射镜(3)的焦点重合，具体为：调整两者姿态使得干涉条纹波前的像差最小。

4.根据权利要求1所述的高精度二次离轴椭球面反射镜光轴引出方法，其特征在于：步骤1)中还要建立三维正交坐标系O-XYZ，原点O位于光学干涉仪(1)出射球面波的焦点处，X轴正方向指向焦点处的上方，Y轴正方向指向光学干涉仪(1)，右手定则确定Z轴。

5.根据权利要求1所述的高精度二次离轴椭球面反射镜光轴引出方法，其特征在于：设定的慧差项阈值为0.05λ，设定的球差系数阈值为0.01λ。

6.根据权利要求1或2所述的高精度二次离轴椭球面反射镜光轴引出方法，其特征在于：利用第一小孔靶标(4)找到被测离轴椭球面镜反射镜(3)的长焦点位置，具体为：调整第一小孔靶标(4)的三维平移使得光学干涉仪(1)出射球面波的焦点成像刚好在第一小孔靶标(4)的小孔中心。

7.根据权利要求1或2所述的高精度二次离轴椭球面反射镜光轴引出方法，其特征在于：利用第二个小球靶标(5)找到离轴椭球面镜短焦点位置，具体为：首先移开标准球面反射镜(2)，光学干涉仪(1)出射的球面波进过被测离轴非球面反射镜(3)反射后会聚为一点，调整第二个小球靶标(5)的三维平移使得此会聚点成像刚好在第二小孔靶标(5)的小孔中心，即干涉仪出射的球面波打到离轴椭球面镜后会聚点的位置。