[發明專利]軸錐鏡透射波面的測量方法

有效

• 申請號: 201210297844.8
• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN102798353A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 袁喬;曾愛軍;張善華;黃惠杰
• 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: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及光學檢測領域，特別是一種軸錐鏡透射波面的測量方法。

技術背景

軸錐鏡作為一個旋轉對稱角錐形光學元件，它可以為光學系統提供一個長焦深，由于這一優點它在許多領域被廣泛使用，諸如成像光學系統、光學測試、激光加工、激光束整形、激光諧振腔、非衍射光束的產生等方面，且在光刻照明中利用軸錐鏡可以實現環形照明模式。這就對錐形面的制作精度提出了嚴格的要求，錐形面的制作需要精確的測量方法。

在先技術[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).)利用基于偏振相移徑向干涉技術的泰曼格林干涉儀檢測軸錐鏡面形。用偏振分束鏡把軸錐鏡的入射波面分成透射波面和反射波面兩部分，然后對這兩部分進行分束和合束，使不同光程差的兩路徑的光束沿著徑向方向進行線性剪切干涉，利用獲得的光程差圖形得到軸錐鏡的面形信息。在此方法中，需要對透射波面和反射波面這兩部分光束進行調整，使它們在合束以后產生剪切干涉，但該方法對大角度軸錐鏡的測量是無效的。

在先技術[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).)用于軸錐鏡特性測量的一個簡單的干涉儀。通過被測軸錐鏡的光波與共線的參考光波發生干涉，利用產生的柱形對稱自參考干涉圖案獲得被測軸錐鏡面形的畸變。此方法需要利用反射鏡的傾斜來調整分束鏡得到的兩路光，使它們發生干涉，同時該方法只能測大錐角軸錐鏡的面形。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種測量軸錐鏡透射波面的方法。該方法應具有裝置簡單、對軸錐鏡的錐角沒有限制和易于測量等優點。

本發明的技術解決方案如下：

一種軸錐鏡透射波面的測量方法，其特點在于，該方法包括以下步驟：

①制備凹面錐形反射鏡：根據待測軸錐鏡制作與之匹配的凹面錐形反射鏡：該凹面錐形反射鏡的錐角式中β=arcsin{nsin[θ-arcsin(sinθn)]}]]>表示待測軸錐鏡對光束的折射角，其中n，θ分別為待測軸錐鏡的折射率和錐角；凹面錐形反射鏡的半徑R1≥Rcosβ，其中R表示透過待測軸錐鏡的光束的半徑；

②安裝測試裝置：在移相干涉儀輸出的平行光束方向依次置入平面標準鏡、待測軸錐鏡和凹面錐形反射鏡，所述的待測軸錐鏡的錐面朝向移相干涉儀的出光方向，所述的凹面錐形反射鏡的凹面朝向移相干涉儀的出光方向；

③調整光路：調整所述的平面標準鏡的平行平面與所述的平行光束垂直；調整所述的待測軸錐鏡的平面與測量光束垂直，同時保證待測軸錐鏡的中軸與移相干涉儀出射光束的中軸重合；調整所述的凹面錐形反射鏡，使所述的凹面錐形反射鏡的中軸與待測軸錐鏡的中軸重合；

④測量：所述的移相干涉儀出射的光束經所述的平面標準鏡形成平行的測量光束，經所述的平面標準鏡返回的光束稱為參考光束；所述的測量光束透過所述的待測軸錐鏡經所述的凹面錐形反射鏡反射沿原路返回，該原路返回的測量光束與平面標準鏡返回的參考光束產生干涉條紋；調整待測軸錐鏡和凹面錐形反射鏡之間的距離獲得清晰的干涉條紋，利用所述的移相干涉儀檢測所述的干涉條紋，得到待測軸錐鏡的透射波面。

所述的待測軸錐鏡為凸面軸錐鏡或凹面軸錐鏡。

與在先技術相比，本發明的技術效果如下：