一种对非球面的光学元件进行干涉测试的方法及系统的制作方法_2

文档序号:8337403阅读:来源:国知局
干涉系统的参考光束,所述第一光束由所 述反光镜反射,形成所述干涉系统的测试光束。
[0032] 优选的,上述的共路干涉系统,其中:所述反射表明是一个非球面,衍射元件的结 构是为了在传输入射光的过程中产生第一光束和第二光束,第一光束具有与非球面匹配的 第一波阵面,第二光束具有球面的第二波阵面。
[0033] 优选的,上述的共路干涉系统,其中:所述衍射元件用于传输。
[0034] 优选的,上述的共路干涉系统,其中:所述衍射元件用于反射。
[0035] 优选的,上述的共路干涉系统,其中:该系统还包括:
[0036] 光学探测器,与测试光束和参考光束相交,产生由第一光束和第二光束形成的表 面的输出干涉条纹的典型;
[0037] 与光学探测器相连接的控制单元,包括数据处理回路,以及具有有形的永久的包 含程序代码的存储介质,当加载至所述数据处理回路时,通过控制所述数据处理回路来测 定基于输出的测试光束的波阵面数据。
[0038] 优选的,上述的共路干涉系统,其中:所述衍射元件包括计算机再现全息图。
[0039] 上述的共路干涉系统是本发明的进一步的方案,在方案中,这个系统包括了一个 衍射元件,它位于物平面入射光束的通路上。衍射元件的结构是为了形成第一光束(位于 入射光束与衍射元件的交叉点),与第一个选择的衍射指令相对应;也可以形成第二光束 (位于入射光束与衍射元件的交叉点),与第一个选择的衍射指令相对应,因此第一光束便 聚焦到光轴的第一个点上,第二光束聚焦到光轴的第二点上,第一个点和第二个点不同。在 一个相关的方案中,系统包括与光轴同轴的第一镜头和第二镜头,第一镜头猫准入射光束 来形成一个准直光束,第二镜头则将准直光束转化成一个会聚束。这个系统进一步包括一 个相邻于像平面第二镜头的衍射元件。这个衍射元件的结构如下:(i)在物平面的传输入 射光与衍射元件的交叉点形成一个与第一衍射指令对应的第一光束。(ii)通到将一部分的 入射到像平面来形成第二光束。这样形成的第一光束可以聚焦到光轴的第一个点上,第二 光束可以聚焦到光轴第二个点上。在一个具体的例子中,这个系统的结构将有利于第二光 束(其反射器的反射面与光轴垂直,由此可以通过第二个点)在系统中形成相对应的参考 光束,第一光束(也由相同的反射器反射)形成干涉系统的测试光束。这个系统也可以包 含一个光学探测器,使测试光束与参考光束相交,在光学探测器表面由第一光束和第二光 束形成一个代表干涉边缘的输出元件。这个系统也可以包括一个控制单元,它可以与光学 探测器和有形的永久的存储介质,其中存储的代码可以控制处理器,基于探测器的输出数 据来确定探测器光束的波阵面。
[0040] 本发明的突出效果为:
[0041] 通过干涉仪中的相同的单个计算机再现全息图元素,产生测试光束和参考光束, 形成非球面的测试干涉系统,能够测试非球面(例如非球面表面或者是一个不规则的表 面)的光学兀件。
[0042] 以下便结合实施例附图,对本发明的【具体实施方式】作进一步的详述,以使本发明 技术方案更易于理解、掌握。
【附图说明】
[0043]图1是本发明实施例的干涉系统的一个方案(一个非球面的凹平面)的结构示意 图;
[0044] 图2A是本发明实施例中例#1的测试装置的部分结构示意图;
[0045] 图2B是本发明实施例中例#1的表面测量的结果的干涉图;
[0046] 图3A是本发明实施例中例#2的测试装置的部分结构示意图;
[0047] 图3B是本发明实施例中例#2的表面测量的结果的干涉图;
[0048] 图4A是本发明实施例中例#3的测试装置的部分结构示意图;
[0049] 图4B是本发明实施例中例#3的表面测量的结果的干涉图;
[0050] 图5A是本发明实施例调整方案中通过部分覆盖光束反射的被测表面,减少由衍 射光束引起的干涉仪的参考光束的不意图;
[0051] 图5B是本发明实施例调整方案中通过部分覆盖光束反射的被测表面,减少由衍 射光束引起的干涉仪的测试光束的示意图;
[0052] 图6是本发明一种非球面测试方法的流程图。
【具体实施方式】
[0053] 实施例
[0054] 本实施例提供一种共路干涉系统,如图1所示,该干涉系统是本发明方案100的一 种单臂干涉系统。为了测试非球面光学系统IlOA中一个光学元件110 (例如一个非球面镜 头),将会用到一个来自相干光源(在一个方案中一激光118)的波长为A的准直光束114。 光束114是通过使用一个准直光学系统122(可以包含一个镜头或一个平面镜,为了简化的 情况下就是一个准直镜头)来达到准直的目的的。在准直的过程中,光束被进一步传输到 一个分束器124和一个波阵面会聚(例如聚焦)光学系统126 (简单来说就是一个聚焦透 镜)上,从而形成一个空间聚集光束130,它有一个球形波阵面沿着光轴132传输。本发明 中,在准直透镜122前面的空间I是一个物空间,聚焦透镜126后面的空间II是一个像空 间。接下来会聚光束130被传输到在聚焦透镜126附近的衍射元件134上。在其中一个方 案中,衍射元件134包含一个计算机再生全息图(例如一个光学传输相位板),它的结构是 为了将球形波阵面传输到上面,执行大量衍射指令。
[0055] 如图1所示,本干涉系统使用了光的两个衍射指令通过的计算机再生全息图134: 一个零级指令(如图中实线)和一个一级指令(如图中虚线)。基于装置的可行性,其他 衍射指令在操作中被抑制或忽略或阻碍(这在下文中将会被详细解释)。零级衍射指令光 束138的波阵面(技术员可以意识到,即被传输到部分衍射元件134而没有被修改的部分 光束130),保持了光束130波阵面的特性,也保留了完整的球面形状。同时,计算机再现全 息图的结构是为了确保对应于光束130 -级衍射指令相对应的光束142,具有与被测系统 IlOA在空间上相匹配的波阵面。装置100中被测系统IlOA的位置和方向是为了使被测系统 IlOA与测试光束142的波阵面完全匹配。因此,零级衍射光束138,被传输到被测系统IlOA 的一个轴点Ptl上,至少有一部分在一个猫眼装置中的被测系统IlOA被反射回来,沿着光轴 向系统100的分束器124传播,再通过透镜150传向一个光学探测系统154。(已知,"猫眼 装置"指的是一个反光镜装置,该反光镜在其聚焦点附近包含一个具反射表面的镜头。)零 级衍射光束138的部分反光镜在干涉仪100中被用作一个参考光束160。在这个传播过程 中,参考光束160沿反方向传输衍射元件134,而不会产生由于衍射导致的球形波阵面的传 输或修正的方向的偏差。
[0056] 另一方面,一级衍射光束142在一个共聚焦的装置中的测试光束IlOA被部分反 射,通过衍射元件134和透镜126被反射回分束器124上。在传输衍射元件134 (到透镜 126上)的过程中,光束142的部分反射光束被再次衍射。被反过来(沿着X轴)传输到计 算机再生全息图134的光束波阵面受到计算机再生全息图134的影响,从而完全相等于沿 着X轴穿过计算机再生全息图134传输的修正过后的光束,但其使用了相反的标记。在通 过透镜126和被反射回分束器124到探测系统154的过程中,测试光束被标记成光束164。
[0057]在光学探测系统154中,由测试和参考光束对应的波阵面之间的干涉产生的边缘 部分被成像到一个电子成像感受器上。在取得干涉边缘相对应的辐照度分布的过程中,探 测器150产生了输出数据,与数据处理回路170 (这个回路可以包括一个可以处理数据分析 程序
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