[發明專利]光學玻璃均勻性測試裝置及其測試方法

無效

• 申請號: 200810034819.4
• 申請日: 2008-03-19
• 公開（公告）號: CN101251497A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 張寶安;朱寶鈐
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/958
• 分類號: G01N21/958
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及光學玻璃，特別是一種光學玻璃均勻性測試裝置及其測試方法，尤其適用于大尺寸高精度光學玻璃材料的均勻性測試。?

背景技術

近年來用于激光約束聚變的大能量、高功率激光裝置發展迅猛，如美國的NIF和中國的“神光”，這些激光裝置需要大量的大尺寸(對角線0.5～1m)平面類透射激光光學元件。激光系統對這類光學元件的透射波面誤差的要求一般在0.25～0.1λ(P-V值)。要加工出精度如此高的光學元件，一方面對材料的光學均勻性提出要求非常高，因為厚度為40mm的玻璃材料，局部折射率10-6量級的變化，其單次透射光波引起的畸變就達到0.1λ(n取1.53，λ取0.633μm)；另一方面在玻璃的均勻性確定的情況下，假如能夠測量出均勻性的分布情況就可以在光學加工中采取加工補償的辦法獲得整個透射波面滿足要求的光學元件，這在大尺寸激光平面光學元件的加工中是尤為重要的。?

郭培基，余景池等人研制了采用激光干涉儀的高精度光學玻璃光學均勻性測量儀(《激光雜志》2004年第25卷第3期)。該光學玻璃的均勻性測試裝置示意圖見圖1。它是通過四步測量方法得到被測樣品均勻性的絕對測量值，見圖2。?

在已知的如圖1和圖2所示的光學玻璃均勻性測試裝置和測試方法中：由激光器1發射的激光束經消相干和照明整形等環節，經分束器2，再經擴束系統3擴束至工件所需的光束口徑，之后平行光束經過標準平面鏡4，經標準平面鏡4后表面反射的一路光束返回，另一路光束繼續通過被測工件5到達后反射鏡6之后返回，兩路光束先后通過分束器2再經成像物鏡7在CCD8的像面上產生干涉條紋。干涉條紋通過圖像采集在計算機9系統中進行分析計算。圖1所描繪測試裝置所采集的干涉圖不僅包含了被測工件均勻性的信息，而且包括了系統的誤差、前后標準面誤差和工件本身的前后表面的誤差。圖2中步驟一，標準平面鏡4-1的后標準面反射參考波與被測工件的前表面5-1反射波相干成像數據采集為M₁(x，y)；步驟二，標準平面鏡的后標準面4-1反射參考波與被測工件的后表面5-2反射波相干成像數據采?集為M₂(x，y)；步驟三，標準平面鏡的后標準面4-1反射參考波與后反射鏡面6-1反射后再經過被測工件的反射波相干成像數據采集為M₃(x，y)；步驟四，標準平面鏡的后標準面4-1反射參考波直接與后反射鏡面6-1反射被相干成像數據采集為M₄(x，y)；通過圖2所示的四步測量法可以解出被測工件的折射率均勻性的絕對數據：?

Δn(x，y)＝{(n₀-1)〔M₁(x，y)-M₂(x，y)〕+n0〔M₃(x，y)-M₄(x，y)〕}/2t?

(光學玻璃光學均勻性的絕對測量技術，《激光雜志》2003年第24卷第3期)。?

上述方法雖然是一種絕對的測量方法，但是需要通過上述四個步驟去除系統引入的誤差，每次測量都需要得到一定精度的干涉條紋，不然引入誤差量會很大。而且，所述的四步測量是在不同的時間段完成，由于時間差引入的空氣擾動和氣流造成的誤差不能夠剔除掉。被測工件仍然需要加工到一定的面形精度。?

發明內容

為了更加精確和方便的測量光學玻璃的均勻性，本發明的目的在于提供一種光學玻璃均勻性測試裝置及其測試方法，該裝置應能直接測量表面不進行預加工的光學玻璃的均勻性。?

本發明的技術解決方案是：?

一種光學玻璃均勻性的測試裝置，其特點是包括：干涉儀和數據采集系統和測試系統?

干涉儀和數據采集系統，由激光器、分束器、擴束物鏡、成像物鏡、CCD相機和圖像采集處理器組成，其位置關系是：激光器發出的激光透過分束器經擴束物鏡擴束準直后照射置于液槽中的待測光學玻璃，該擴束物鏡又收集由所述的液槽方向的反射光束經分束器反射后，由成像物鏡成像被所述的CCD相機攝像并傳送給圖像采集處理器；?

待測光學玻璃調配系統，包括一液槽，在該液槽內依次置放托板、花崗巖平板、升降網和待測光學玻璃，該液槽設有排液閥和注液閥，其內裝有折射率匹配液，該液槽通過管道、注液閥與盛有折射率匹配液的液罐相通，所述的液槽置于傾斜調整機構上，該傾斜調整機構置于防振臺上。?

所述的干涉儀和數據采集系統采用固定立式安裝于相對獨立的空間，所述的圖像采集處理器獨立于一測試房間。?

所述的擴束物鏡的前表面與所述的液槽內的折射率匹配液最高液面的距離為30～80cm。?