[發明專利]基于雙光梳干涉測量法的光學鏡片質量檢測系統及方法

有效

• 申請號: 202010150743.2
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111351640B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 元晉鵬;汪麗蓉;王三丹
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

本發明屬于光學精密測量技術領域，公開了一種基于雙光梳干涉測量法的光學鏡片質量檢測系統及方法，系統包括光源系統、干涉測量系統、信號處理系統。光源系統包括第一光學頻率梳和第二光學頻率梳，用于產生重復頻率滿足外差拍頻條件的兩束激光；干涉測量系統中，第一光學頻率梳的輸出信號被分為測量光束和參考光束兩束光，其中，測量光束入射到待測光學鏡片后，與參考光束重合；重合后的測量光束和參考光束與第二光學頻率梳的輸出光束再次重合后分為兩束，分別被探測器的兩個探測窗口探測；信號處理系統用于根據探測器的探測信號，計算得到待測光學鏡片的厚度和折射率。本發明可以同時測量玻璃鏡片的厚度和折射率，并實現玻璃鏡片的二維表征。

技術領域

本發明涉及光學鏡片質量檢測領域，具體涉及一種基于雙光梳干涉測量法的光學鏡片質量檢測系統及方法。

背景技術

自2005年諾貝爾物理學獎揭曉以來，光學頻率梳的性能一直在不斷被完善，以應對不同的科學挑戰，其應用為眾多的基礎科學和工程應用領域帶來了革命性的進步，取得了令人矚目的成就，被廣泛應用到精密光譜學，傳感，距離計量，層析成像，電信等領域。

隨著精密測量領域的迅速發展，實驗研究者對光學系統質量和精度的要求越來越高，為了保證光學系統成像的質量，精確檢測光學鏡片的質量顯得越來越重要，對于一個光學鏡片來說，厚度和折射率是其最重要的光學特征。折射率與設計不匹配將直接影響光束質量和成像測量，同樣，如果厚度均勻性太差也將會影響正常的實驗研究。為了實現光學玻璃鏡片厚度和折射率的精確測量，科學家們提出了多種多樣的方法，包括接觸式測量法和非接觸式測量法，其中接觸式測量方法有著方便廉價的優勢，但也容易劃傷樣本表面，造成樣本的損壞。非接觸式測量法包括測角法和干涉法兩種，測角法要求測量樣品制備成特殊形狀，因此一般采用小口徑樣品代替大口徑玻璃折射率,但是小口徑樣品無法完全表征大口徑玻璃折射率，無法實現實時在線檢測，測量系統復雜，調試困難?；诟缮娣ǖ臏y量系統一般包含可動的掃描臺，會引入機械誤差，且掃描臺的掃描范圍直接決定了最大的可測樣本厚度，無法實現任意玻璃樣品的測量。

發明內容

為了克服目前存在的技術難題，本發明提出了一種測量精度高，操作方便的基于雙光梳干涉測量法的光學鏡片質量檢測系統及方法，以實現任意大小和任意形狀的光學鏡片厚度和折射率的測量，實時在線的進行光學鏡片的二維表征，對其質量進行精確檢測。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種基于雙光梳干涉測量法的光學鏡片質量檢測系統，包括光源系統、干涉測量系統和信號處理系統；

所述光源系統包括第一光學頻率梳和第二光學頻率梳，用于產生重復頻率滿足外差拍頻條件的兩束激光；

所述干涉測量系統中，第一光學頻率梳的輸出光束被分為測量光束和參考光束兩束光，其中，測量光束入射到待測光學鏡片后，與參考光束重合；重合后的測量光束和參考光束與第二光學頻率梳的輸出光束再次重合后分為兩束，分別被探測器的兩個探測窗口探測；

所述信號處理系統用于根據所述探測器探測獲得的干涉信號，計算得到待測光學鏡片的厚度和折射率。

所述干涉測量系統包括第一半波片，第一四分之一波片，第一分光元件，第一反射鏡，第二反射鏡，第二分光元件，第二半波片，第二四分之一波片，第三分光元件，第三半波片，第四分光元件，第三反射鏡和探測器；

所述第一光學頻率梳發出的光，首先經過第一半波片和第一四分之一波片，然后經過第一分光元件分成參考光束和測量光束，其中測量光束經過第一反射鏡后與待測光學鏡片發生作用，然后再通過第二反射鏡后，與參考光束通過第二分光元件重合；所述第二光學頻率梳發出的光，依次經過第二半波片、第二四分之一波片后，通過第三分光元件與重合后參考光束和測量光束再次重合，再次重合后的光束依次經過第三半波片和第四分光元件后分成兩束，其中一束進入探測器的一個探測窗口，另一束通過第三反射鏡進入探測器的另一個探測窗口。