[發明專利]雙斐索腔動態短相干干涉測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202010735522.1
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111929036B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 李建欣;宗毅;段明亮
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

本發明公開了一種雙斐索腔的動態短相干干涉測量裝置及方法，該裝置包括：用于產生兩對正交偏振光的雙斐索腔短相干照明系統，用于對正交偏振光擴束準直的擴束系統，用于構成s波斐索干涉腔和p波斐索干涉腔的雙斐索干涉腔，用于對反射光束準直縮束的準直系統，用于調節雙斐索干涉腔反射光束中s波的傳播方向的s波通道，用于調雙斐索干涉腔反射光束中p波的傳播方向的p波通道，用于分離s波斐索干涉腔和p波斐索干涉腔的反射光束的分光系統，用于獲取雙斐索腔的干涉信息，并對待測面成像的成像系統。本發明能有效降低環境振動對波前測量的影響，且具有測量精度高、速度快等優點，可有效用于復雜環境下對光學面形的高精度測量。

技術領域

本發明屬于光干涉計量測試領域，特別涉及一種雙斐索腔動態短相干干涉測量裝置及方法。

背景技術

斐索干涉術因其共光路的結構特點，可以有效地抑制光學系統像差和回程誤差對測量精度的影響，因此高精度面型測量和大口徑干涉儀均以斐索型結構為主。常規斐索干涉儀大多采用相移干涉術(PSI)，但振動對PSI的測量精度影響較大，因此迫切需要在光學制造中實現動態斐索干涉測量，尤其是對大口徑光學元件的檢測。

常用的動態干涉儀主要基于偏振干涉法，4D公司利用像素化掩膜相移技術結合短相干偏振光干涉提出了一種動態斐索干涉方案并應用于FizCam系列產品中，該方案從光線追跡角度來看可認為是同軸的，但是由于參考光與測試光為正交的線偏振光，光學材料非均勻性以及雙折射效應會令兩支光束實際光程差存在差異，產生系統偏振像差，降低了相位測量精度。此外，偏振相機的四支干涉光路的背景光強需要嚴格相等，否則就會出現因條紋對比度不同而產生的波紋誤差，影響面形測量的精度，并且該干涉儀成本也比較高。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術存在的問題，提供一種能減小環境振動對斐索型光路中面形測量的影響，且具有測量精度高、成本較低等優點的雙斐索腔動態短相干干涉測量裝置及方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：雙斐索腔動態短相干干涉測量裝置，所述裝置包括：

雙斐索腔短相干照明系統，用于產生兩對正交偏振光，所述兩對正交偏振光包括一對s波和一對p波，其中s波和p波的偏振方向正交；

擴束系統，用于對所述兩對正交偏振光擴束準直；

雙斐索干涉腔，用于構成s波斐索干涉腔和p波斐索干涉腔；

準直系統，用于對s波斐索干涉腔和p波斐索干涉腔的反射光束準直縮束；

s波通道，用于調節雙斐索干涉腔反射光束中s波的傳播方向；

p波通道，用于調節雙斐索干涉腔反射光束中p波的傳播方向；

分光系統，用于分離s波斐索干涉腔和p波斐索干涉腔的反射光束；

成像系統，用于獲取雙斐索干涉腔的干涉信息，并對待測面成像。

雙斐索腔動態短相干干涉測量方法，包括以下步驟：

步驟1，短相干激光器出射線偏振光，依次經1/2波片、第一偏振分束鏡后獲得一對正交的偏振光：s波和p波；

步驟2，p波經第一分束鏡分為兩束光后分別經第一反射鏡、第二反射鏡反射回第一分束鏡，之后經第一分束鏡入射至第二偏振分束鏡；s波經第二分束鏡分為兩束光后分別經第三反射鏡、第四反射鏡反射回第二分束鏡，之后經第二分束鏡入射至第二偏振分束鏡與p波匯合，形成照明光束；

步驟3，照明光束經擴束系統擴束準直之后，經標準鏡非參考面、標準鏡參考面反射形成參考光；照明光束透過標準鏡后經待測鏡反射形成測試光；

步驟4，參考光和測試光經準直系統準直縮束后，被第三偏振分束鏡分為p波光束群和s波光束群，其中p波光束群進入p波通道，s波光束群進入s波通道；