软x射线与极紫外复合型望远镜光轴和焦面的调整方法
【专利摘要】软X射线与极紫外复合型望远镜光轴和焦面的调整方法涉及复合型望远镜领域，该方法包括如下步骤：步骤一：使用ZYGO干涉仪调试掠入射光学系统，确定掠入射光学系统的光轴和焦面的位置；步骤二：对正入射光学系统进行调试，确定正入射光学系统的光轴和焦面的位置；步骤三：将掠入射光学系统和正入射光学系统组装在一起，将两光学系统的光轴和焦面调到误差允许的范围内。该方法通过以掠入射光学系统和正入射光学系统共轴和共焦面为手段，实现软X射线与极紫外复合型望远镜使用同一个探测器对两个波段图像的探测。
【专利说明】软X射线与极紫外复合型望远镜光轴和焦面的调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合型望远镜领域，具体涉及一种软X射线与极紫外复合型望远镜光轴和焦面的调整方法。
【背景技术】
[0002]软X射线与极紫外复合型望远镜由软X射线掠入射光学系统和极紫外正入射光学系统构成，两个光学系统具有相同的光轴和焦面，可以用同一个探测器对软X射线和极紫外波段成像。其结构如图1所示，掠入射部分采用WolterI型结构，正入射部分采用Cassegrain结构。为了采用同一个探测器，需要调整掠入射光学系统和正入射光学系统，使其具有相同的光轴与焦面，实现使用同一个探测器对两个波段图像的探测。本发明将提出一种该望远镜光轴和焦面的调整方法。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种软X射线与极紫外复合型望远镜光轴和焦面的调整方法，该方法通过以掠入射光学系统和正入射光学系统共轴和共焦面为手段，实现软X射线与极紫外复合型望远镜使用同一个探测器对两个波段图像的探测。
[0004]本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
[0005]本发明以掠入射系统为参照，通过对正入射系统进行调整使两部分光学系统满足装调要求。为了减少要调整的量，在正入射部分将以主镜为基准，只调整次镜相对于主镜的位置、次镜的偏心和次镜的倾斜。
[0006]软X射线与极紫外复合型望远镜光轴和焦面的调整方法，该方法包括如下步骤:
[0007]步骤一:设定ZYGO干涉仪发出平行光的中心光线为系统的光轴，在掠入射系统焦面出放置一个接受屏，通过接受屏上焦点的中心位置，调整掠入射系统的光轴与系统光轴重合，确定掠入射系统的光轴的位置；通过使用ZYGO干涉仪发出的平行光经过掠入射系统，经由标准反射镜反射与参考光得到干涉图像，通过图像调整标准反射镜的位置，确定掠入射光学系统的焦面的位置；
[0008]步骤二:ZYG0干涉仪发出的球面波经过正入射光学系统的主镜反射后原路返回，与参考光进行干涉产生干涉图像，通过干涉图像判断主镜的倾角，调整主镜的倾角，使主镜的光轴与系统光轴重合；根据设计参数安装次镜并对次镜粗调，通过使用ZYGO干涉仪发出的平行光经过正入射系统，经由标准反射镜反射与参考光得到的干涉图像，通过干涉图的变化，判断产生失调的误差来源，并且通过调整主镜和次镜间距、次镜的离心和倾角，获得最佳干涉条纹，通过调整标准反射镜的位置，确定正入射光学系统的焦面的位置；
[0009]步骤三:将掠入射光学系统和正入射光学系统组装在一起，将两光学系统的光轴和焦面调到误差允许的范围内。
[0010]本发明的有益效果是:装调设备简单，操作易行。将掠入射和正如射系统分开装调，避免两个系统在装调时互相干扰，提高精准度。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1现有技术中软X射线与极紫外复合型望远镜结构示意图。
[0012]图2本发明ZYGO干涉仪测量掠入射光学系统焦面位置示意图。
[0013]图3本发明ZYGO干涉仪测量正入射系统的焦面位置不意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0015]第一步，使用ZYGO干涉仪调试掠入射光学系统，确定掠入射光学系统的光轴和焦面的位置。我们以ZYGO干涉仪发出平行光的中心光线作为系统的参考轴。掠入射光学系统由同轴共焦的旋转抛物面和旋转双曲面组成，且抛物面和双曲面加工在同一个基底上，由光学加工保证抛物面和双曲面的同轴共焦，掠入射系统的光轴为镜筒的旋转对称轴，将镜筒的前端和末端处镜筒截面的几何中心调整到接近系统光轴，ZYGO干涉仪发出的平行光经过掠入射系统最终在焦面成像，在焦面处放置一个能沿着系统光轴方向移动的接收屏，前后移动观察焦点的变化，若焦点仅大小变化，而焦点中心始终不变，则镜筒的光轴与系统光轴已接近平行；反之，则不平行。通过调整使得掠入射系统的光轴与参考轴重合。接下来，选用F数小于光学系统F数的标准球面反射镜，用ZYGO干涉仪对系统进行干涉检验，检验方法如图2。由ZYGO干涉仪发出的平行光经过掠入射系统后经标准球面反射镜，再次经过掠入射光学系统回到干涉仪与参考光发射干涉，得到干涉图。调整标准反射镜的前后位置，当干涉图样至零级条纹后，可测得掠入射系统的焦面位置。
[0016]第二步，对正入射光学系统进行调试，确定正入射光学系统的光轴和焦面的位置。以ZYGO干涉仪发出的平行光的光束中心为参考轴。首先对主镜的光轴进行调整，ZYGO干涉仪发出的球面波经过正入射光学系统的主镜反射后原路返回，与参考光进行干涉产生干涉图像，通过图像调整主镜的倾角，主镜的倾角越大，干涉条纹越多，根据干涉条纹的形状调整主镜的倾角，当干涉条纹为零级干涉条纹时，认为主镜无倾角，并且主镜的光轴与系统光轴重合；再安装次镜，按照设计参数中主镜和次镜的间距对次镜进行粗装调。选择F数小于光学系统F数的标准球面反射镜，使用ZYGO干涉仪对正入射系统进行干涉检验，通过观察干涉图的变化，判断装调误差的来源。通过调整主镜和次镜的间距以及次镜的倾角和离心将系统波像差调整到设计上给像差留出误差允许范围内。以上对正入射系统进行了装调，接下来使用标准球面反射镜和ZYGO干涉仪测量正入射系统的焦面位置，测量方法如图3，干涉仪发出的平行光经过正入射系统后再经标准球面反射镜反射，再次经过正入射系统原路返回，与参考光发生干涉，产生干涉图。通过调整标准反射镜将干涉图调整至零级条纹，可测得正入射系统的焦面位置。
[0017]第三步，将掠入射光学系统和正入射光学系统组装在一起，将两光学系统的光轴和焦面调到误差允许的范围内。首先是系统光轴的调整，同样以光源发出的平行光的中心光线作为系统的参考轴，调整掠入射光学系统和正入射光学系统的光轴，使两系统的光轴与参考轴重合。然后，根据第一步和第二步测得的正入射系统和掠入射系统的焦面位置，得出两系统焦面位置的间距。根据系统设计的结构参数计算可得，在波长相同的条件下，掠入射系统的焦深较小，正入射系统的焦深较大，因此以掠入射系统的焦面位置作为基准，使正入射系统沿着光轴方向平移，当正入射系统的焦深范围覆盖掠入射系统的焦深范围，认为两个光学系统的焦面位置重合，完成复合型望远镜光轴和焦面的调整工作。
[0018]在本实施例中，调整掠入射系统的中心轴与参考轴重合后，我们使用标准球面反射镜和ZYGO干涉仪对系统进行干涉检测，将干涉图调至零级条纹后，测量掠入射系统的焦面位置，测得系统表面焦距为f =653mm，如图2。测量结果与掠入射系统的焦距设计值在误差允许范围内一致，表明掠入射系统光轴调整成功。
[0019]使用标准反射镜调整正入射系统主镜的光轴与参考轴重合；然后安装次镜，使用标准球面反射镜和ZYGO干涉仪对正入射系统进行干涉检测，根据干涉图像调整主镜与次镜间距、次镜倾角和离心；最后将测得的系统波像差结合Zemax仿真结果，显示装调结果可以满足系统分辨率要求。测量正入射系统的焦面位置，测得系统焦面到次镜顶点的距离为L=576mm,如图 3。
[0020]将掠入射系统和正入射系统组装在一起，调整两个系统光轴重合。再根据掠入射镜筒与正入射次镜的间距，得出正入射系统的焦面位置相对于掠入射系统的焦面位置有大约7mm的距离，根据有环形遮拦的光学系统焦深计算公式计算得出，在相同波长下，正入射系统的焦深大约是掠入射系统焦深的4倍，以掠入射系统的焦面位置作为基准，使正入射系统沿着光轴做平移，平移量大约为7mm，当正入射系统的焦深范围覆盖掠入射系统的焦深范围，可认为两个光学系统的焦面位置在误差允许范围内重合。
【权利要求】
1.软X射线与极紫外复合型望远镜光轴和焦面的调整方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 步骤一:设定ZYGO干涉仪发出平行光的中心光线为系统的光轴，在掠入射系统焦面出放置一个接受屏，通过接受屏上焦点的中心位置，调整掠入射系统的光轴与系统光轴重合，确定掠入射系统的光轴的位置；通过使用ZYGO干涉仪发出的平行光经过掠入射系统，经由标准反射镜反射与参考光得到干涉图像，通过图像调整标准反射镜的位置，确定掠入射光学系统的焦面的位置； 步骤二:ZYG0干涉仪发出的球面波经过正入射光学系统的主镜反射后原路返回，与参考光进行干涉产生干涉图像，通过干涉图像判断主镜的倾角，调整主镜的倾角，使主镜的光轴与系统光轴重合；根据设计参数安装次镜并对次镜粗调，通过使用ZYGO干涉仪发出的平行光经过正入射系统，经由标准反射镜反射与参考光得到的干涉图像，通过干涉图的变化，判断产生失调的误差来源，并且通过调整主镜和次镜间距、次镜的离心和倾角，获得最佳干涉条纹，通过调整标准反射镜的位置，确定正入射光学系统的焦面的位置； 步骤三:将掠入射光学系统和正入射光学系统组装在一起，将两光学系统的光轴和焦面调到误差允许的范围内。
2.如权利要求1所述的软X射线与极紫外复合型望远镜光轴和焦面的调整方法，其特征在于，确定掠入射系统的光轴的位置通过以下步骤实现:掠入射系统的光轴为镜筒的旋转对称轴，将镜筒的前端和末端处镜筒截面的几何中心调整到接近系统光轴，ZYGO干涉仪发出的平行光经过掠入射系统最终在焦面成像，在焦面处放置一个能沿着系统光轴方向移动的接收屏，前后移动观察焦点的变化，若焦点仅大小变化，而焦点中心始终不变，则镜筒的光轴与系统光轴已接近平行；反之，则不平行。
3.如权利要求1所述的软X射线与极紫外复合型望远镜光轴和焦面的调整方法，其特征在于，调整正入射光学系统的主镜光轴通过以下步骤实现:ZYGO干涉仪发出的球面波经过正入射光学系统的主镜反射后原路返回，与参考光进行干涉产生干涉图像，通过图像调整主镜的倾角，主镜的倾角越大，干涉条纹越多，根据干涉条纹的形状调整主镜的倾角，当干涉条纹为零级干涉条纹时，认为主镜无倾角，并且主镜的光轴与系统光轴重合。
4.如权利要求1所述的软X射线与极紫外复合型望远镜光轴和焦面的调整方法，其特征在于，所述掠入射系统由同轴共焦的旋转抛物面和旋转双曲面组成，同光轴并固定在同一基座上。
【文档编号】G02B7/182GK103487929SQ201310421130
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】刘鹏, 赵大春, 王晓光, 陈波 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所