一种干涉仪扩束准直装置

1.本发明属于非接触式光学检测技术领域，具体为一种干涉仪扩束准直装置。


背景技术：

2.在光学检测中，光干涉检测技术因其以光波作为载体，且具有测量精度高、灵敏度高、非接触测量等特点成为目前的研究热点。在干涉仪中，相较于球面干涉仪，平面干涉仪不需要相应的标准球面反射镜作为参考镜，操作更简单，适用性更强，大大缩短加工周期。此外，随着大口径光学元件在各行业的需求，生产的口径为25mm和100mm的平面干涉仪已无法满足大口径光学元件的检测。而大口径干涉仪的制造成本高且对光学玻璃材料以及加工工艺要求高，因此，如何对小口径干涉仪扩束成为目前研究的热点。
3.目前常见的光学系统扩束方式包括折射式和反射式扩束结构，无论是折射式结构还是反射式结构都需要对主次镜进行精密的加工。本申请提出了一种干涉仪扩束准直装置，反射镜取两块平面镜，并使用三面球面透镜扩束，降低了加工难度，获得了较好的扩束的效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种干涉仪扩束准直装置，干涉仪输出的准直光经过扩束镜组、第一折转镜、第二折转镜和准直物镜后得到的准直光，透射波前pv小且系统无遮拦。
5.实现本发明目的的技术解决方案为：一种干涉仪扩束准直装置，包括扩束镜组、第一折转镜、第二折转镜和准直物镜。干涉仪的准直光依次经扩束镜组、第一折转镜、第二折转镜和准直物镜后得到810～815mm的大口径平面波，其中扩束镜组、准直物镜均为球面透镜。
6.其中，第一折转镜和第二折转镜为反射式结构，且经反射式结构输出的大口径平面波的主光轴与干涉仪准直光的主光轴平行。
7.所述扩束镜组，包括共光轴依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜的前、后表面均为凹面，第二透镜和第三透镜的前表面均为凸面，后表面均为凹面。
8.一种应用本发明扩束准直装置的大口径干涉仪，包括干涉仪、扩束镜组、第一折转镜、第二折转镜、准直物镜、标准透射平晶和标准反射平晶，其中干涉仪的准直光，依次经扩束镜组、第一折转镜、第二折转镜和准直物镜后得到大口径平面波。大口径平面波经标准透射平晶和标准反射平晶后，携带标准透射平晶工作面面形信息的光束与携带标准反射平晶面形信息的光束，在干涉仪的ccd靶面上形成干涉条纹。
9.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
10.(1)本发明所述的应用于干涉仪的扩束准直装置透射波前pv值优于1/10λ，且系统无遮拦。
11.(2)本发明所述的应用于干涉仪的扩束准直装置无抛物面，非球面等复杂面形设
计，加工难度和装调难度大大降低。
12.(3)所述应用了干涉仪的扩束准直装置，可以获得大口径平面波，能够应用于大口径光学元件的面形检测。
附图说明
13.图1为本发明的整体光路示意图。
14.图2为本发明的透射波前结果图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
16.结合图1和图2，一种干涉仪扩束准直装置，包括扩束镜组1、第一折转镜2、第二折转镜3和准直物镜4。干涉仪的准直光依次经扩束镜组1、第一折转镜2、第二折转镜3和准直物镜4后得到810～815mm的大口径平面波，其中扩束镜组1、准直物镜4均为球面透镜。
17.进一步地，所述第一折转镜2和第二折转镜3为反射式结构，且经反射式结构输出的大口径平面波的主光轴与干涉仪准直光的主光轴平行。
18.所述第一折转镜2和第二折转镜3均配有调整架，可进行俯仰和倾斜调整。
19.进一步地，所述扩束镜组1，包括共光轴依次设置的第一透镜5、第二透镜6和第三透镜7，第一透镜5的前、后表面均为凹面，第二透镜6和第三透镜7的前表面均为凸面，后表面均为凹面。
20.所述第一透镜5、第二透镜6和第三透镜7的前、后表面的面形参数如下：
[0021][0022]
其中，第一透镜5的后面表与第二透镜6的前表面之间的间隔为120mm；第二透镜6的后面表与第三透镜7的前表面之间的间隔为100mm。
[0023]
进一步地，所述第一透镜5、第二透镜6和第三透镜7装于同一镜筒中，可进行横向二维和轴向一维平移，平移范围
±
5mm，整体置于一调整架，可进行俯仰和倾斜调整。
[0024]
结合图1，一种应用本发明扩束准直装置的大口径干涉仪，包括干涉仪、扩束镜组1、第一折转镜2、第二折转镜3、准直物镜4、标准透射平晶和标准反射平晶，其中标准透射平
晶和反射平晶依次置于准直物镜4后。干涉仪的准直光，依次经扩束镜组2、第一折转镜3、第二折转镜4和准直物镜5后得到大口径平面波。大口径平面波经标准透射平晶和标准反射平晶后，携带标准透射平晶工作面面形信息的光束与携带标准反射平晶面形信息的光束，在干涉仪的ccd靶面上形成干涉条纹。
[0025]
结合图1，一种干涉仪扩束装置透射波前的测量方法，具体步骤如下：
[0026]
步骤一、干涉仪的准直光依次经过第一折转镜2和第二折转镜3入射到准直物镜4上。在此过程中调整第一折转镜2和第二折转镜3的俯仰倾斜，使出射光束的主光轴与干涉仪的准直光的主光轴平行。
[0027]
步骤二、在准直物镜4后添加一标准反射平晶，并在第一折转镜2前加入扩束镜组1，并对扩束镜组1的五维进行调整，使标准反射平晶的反射光与干涉仪中放置的标准透射平晶的反射光在ccd靶面上干涉。
[0028]
综上所述，结合图2，本发明提出了一种干涉仪扩束准直装置的实验结果显示透射波前pv值优于1/10λ且系统无遮拦，其中λ表示激光光源波长。与传统扩束装置相比，无复杂面形设计，加工难度和装调难度大大降低。应用本发明扩束装置的干涉仪可以对大口径光学元件进行面型检测。


技术特征：
1.一种干涉仪扩束准直装置，其特征在于：包括依次设置在干涉仪后方的扩束镜组(1)、第一折转镜(2)、第二折转镜(3)和准直物镜(4)；干涉仪的准直光依次经扩束镜组(1)、第一折转镜(2)、第二折转镜(3)和准直物镜(4)后得到810～815mm的大口径平面波，其中扩束镜组(1)、准直物镜(4)均为球面透镜。2.根据权利要求1所述的一种干涉仪扩束准直装置，其特征在于：所述第一折转镜(2)和第二折转镜(3)均为反射式结构，且经反射式结构输出的大口径平面波的主光轴与干涉仪准直光的主光轴平行。3.根据权利要求2所述的一种干涉仪扩束准直装置，其特征在于：所述第一折转镜(2)和第二折转镜(3)均配有调整架，以进行俯仰和倾斜调整。4.根据权利要求1所述的一种干涉仪扩束准直装置，其特征在于：所述扩束镜组(1)包括共光轴依次设置的第一透镜(5)、第二透镜(6)和第三透镜(7)，第一透镜(5)的前、后表面均为凹面，第二透镜(6)和第三透镜(7)的前表面均为凸面，后表面均为凹面。5.根据权利要求4所述的一种干涉仪扩束准直装置，其特征在于：所述第一透镜(5)、第二透镜(6)和第三透镜(7)的前、后表面的面形参数如下：其中，第一透镜(5)的后表面与第二透镜(6)的前表面之间的间隔为120mm；第二透镜(6)的后表面与第三透镜(7)的前表面之间的间隔为100mm。6.根据权利要求4所述的一种干涉仪扩束准直装置，其特征在于：所述第一透镜(5)、第二透镜(6)和第三透镜(7)装于同一镜筒中，能够进行横向二维和轴向一维平移，平移范围
±
5mm，整体置于调整架上，用于进行俯仰和倾斜调整。

技术总结
本发明公开了一种干涉仪扩束准直装置，包括扩束镜组、第一折转镜、第二折转镜和准直物镜。干涉仪输出的准直光依次经扩束镜组扩束，第一折转镜折转，第二折转镜折转和准直物镜准直后，输出大口径平面波。所述的干涉仪扩束准直装置，透射波前PV值优于1/10λ且系统无遮拦。拦。拦。


技术研发人员：马骏 丁辉 朱日宏
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2022.09.30
技术公布日：2023/1/13