一种用于平凸非球面透镜波前测试中的消倾斜装置及方法与流程

本发明涉及光学技术领域，具体为一种用于平凸非球面透镜波前测试中的消倾斜装置及方法。

背景技术

由于非球面良好的光学特性，尤其在修正在准直和聚焦系统中球差的方面有更加明显的优势，所以非球面准直或者聚焦透镜被广泛应用于各种激光与光通信应用中。而为了避免非球面定心不准确的问题，这些非球面透镜大多被设计为平凸非球面透镜。

在实际生产过程中，为了保证非球面准直透镜或者聚焦透镜的光学性能良好，多采用干涉仪对该类透镜的透射波前进行测试。如图1，平凸非球面透镜透射波前测试光路由干涉仪主机1，干涉仪物镜2，待测平凸非球面镜4与第一平面反射镜5组成。干涉仪主机1发射出一束准直光束由干涉仪物镜2会聚成比较理想的球面波，然后由待测平凸非球面镜4后变为准直光束，最后由第一平面反射镜5反射沿原路返回，完成对待测平凸非球面镜的透射波前测试。

当被测透镜放在测试光路中与测试系统的光轴存在倾斜偏差时，波前测试结果中会引入随机的倾斜误差，无法准确得到被测透镜的实际透射波前，不能保证透镜的实际光学性能是否可以满足客户应用需求。因此，提出一种用于平凸非球面透镜波前测试中的消倾斜装置及方法，消除波前测试中的倾斜误差，对透镜光学性能进行准确评估与监测。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于平凸非球面透镜波前测试中的消倾斜装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于平凸非球面透镜波前测试中的消倾斜装置，包括准直激光光源、第一半透半反镜、第二半透半反镜、第二平面反射镜、光阑和成像相机；所述第一半透半反镜位于干涉仪主机与待测平凸非球面镜之间，所述准直激光光源、第一半透半反镜、第二半透半反镜和光阑位于同一高度，所述光阑位于第一半透半反镜和第二半透半反镜之间，所述准直激光光源位于第二半透半反镜的外侧，所述第一半透半反镜与第二半透半反镜呈八字形排列，所述第二平面反射镜和成像相机分别位于第二半透半反镜的上方和下方。

一种用于平凸非球面透镜波前测试中的消倾斜方法，包括以下步骤：

(1)取下干涉仪物镜，关闭光阑，调整第一平面反射镜使其与干涉仪主机平行，干涉仪主机发出的准直光束由第一平面反射镜直接反射后，沿原光路返回并于干涉仪主机内部的参考镜直接干涉形成干涉条纹，调整第一平面反射镜的俯仰倾斜角度，使得干涉条纹为零级条纹，此时，干涉仪主机与第一平面反射镜平行；

(2)打开光阑，保持第一平面反射镜不动，调整第二平面反射镜使其与第一平面反射镜平行，调整第二平面反射镜的俯仰倾斜角度，使得成像相机处得到的干涉条纹为零级条纹，此时，第二平面反射镜与第一平面反射镜平行，且干涉仪主机、第二平面反射镜与第一平面反射镜三者两两平行；

(3)装上干涉仪物镜，放置被测平凸非球面镜，调整被测平凸非球面镜使其与第二平面反射镜平行，调整被测平凸非球面镜的俯仰倾斜角度，使得成像相机处得到的干涉条纹为零级条纹，此时，被测平凸非球面镜平面与第二平面反射镜平行，且被测平凸非球面镜、干涉仪主机与第二平面反射镜三者两两平行，至此，用于平凸非球面透射波前测试中的倾斜均被消除。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

简化了消倾斜的步骤，消除了用于平凸非球面透射波前测试中的产生的倾斜，消除了波前测试结果中由于元件倾斜引入随机误差，有利于对透镜光学性能进行准确评估与监测。

附图说明

图1为背景技术的平凸非球面透镜透射波前测试光路示意图；

图2为包含透射波前测试与消倾斜装置的整体光路示意图；

图3为消除第一平面反射镜与干涉仪主机倾斜的方法示意图；

图4为消除第一平面反射镜与第二平面反射镜倾斜的方法示意图。

图中：1、干涉仪主机，2、干涉仪物镜，3、第一半透半反镜，4、待测平凸非球面镜，5、第一平面反射镜，6、准直激光光源，7、第二半透半反镜，8、第二平面反射镜，9、光阑，10、成像相机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2，一种用于平凸非球面透镜波前测试中的消倾斜装置，包括准直激光光源6、第一半透半反镜3、第二半透半反镜7、第二平面反射镜8、光阑9和成像相机10；第一半透半反镜3位于干涉仪主机1与待测平凸非球面镜4之间，准直激光光源6、第一半透半反镜3、第二半透半反镜7和光阑9位于同一高度，光阑9位于第一半透半反镜3和第二半透半反镜7之间，准直激光光源6位于第二半透半反镜7的外侧，第一半透半反镜3与第二半透半反镜7呈八字形排列，第二平面反射镜8和成像相机10分别位于第二半透半反镜7的上方和下方。

一种用于平凸非球面透镜波前测试中的消倾斜方法，包括以下步骤：

(1)如图3，取下干涉仪物镜2，关闭光阑9，调整第一平面反射镜5使其与干涉仪主机1平行，干涉仪主机1发出的准直光束由第一平面反射镜5直接反射后，沿原光路返回并于干涉仪主机内部的参考镜直接干涉形成干涉条纹，调整第一平面反射镜5的俯仰倾斜角度，使得干涉条纹为零级条纹，此时，干涉仪主机1与第一平面反射镜5平行。

(2)如图4，打开光阑9，保持第一平面反射镜5不动，调整第二平面反射镜8使其与第一平面反射镜5平行，调整第二平面反射镜8的俯仰倾斜角度，使得成像相机10处得到的干涉条纹为零级条纹，此时，第二平面反射镜8与第一平面反射镜5平行，且干涉仪主机1、第二平面反射镜8与第一平面反射镜5三者两两平行，至此，仪器校准步骤完成。

(3)如图2，装上干涉仪物镜2，放置被测平凸非球面镜4，调整被测平凸非球面镜4使其与第二平面反射镜8平行，调整被测平凸非球面镜4的俯仰倾斜角度，使得成像相机10处得到的干涉条纹为零级条纹，此时，被测平凸非球面镜4平面与第二平面反射镜8平行，且被测平凸非球面镜4、干涉仪主机1与第二平面反射镜8三者两两平行，至此，用于平凸非球面透射波前测试中的倾斜均被消除。

工作原理：准直激光光源6发出一束准直光，入射到第二半透半反镜7后，部分光由第二半透半反镜7反射后再由第二平面反射镜8反射，再次经过第二半透半反镜7透射，入射到成像相机10上；另一部分光束透射过第二半透半反镜7，被第一半透半反镜3反射到被测平凸非球面透镜4平面上，由第一平面反射镜5反射后光路沿原路返回，最后被第二半透半反镜7反射后入射到成像相机10上，两束光线在成像相机10上形成干涉条纹。利用两个平行平面之间干涉条纹为零级条纹的原理，调整待测平凸非球面镜、第一平面反射镜5、第二平面反射镜8，保证干涉仪主机1与待测平凸非球面镜4、平面反射镜5、平面反射镜8之间两两平行，从而达到消除透射波前测试中平凸非球面透镜倾斜的目的。

本发明简化了消倾斜的步骤，首次完成步骤(1)和(2)对检测系统校准后，后续只需要执行步骤(3)即可保证测试结果中无倾斜误差。消除了用于平凸非球面透射波前测试中的产生的倾斜，消除了波前测试结果中由于元件倾斜引入随机误差，有利于对透镜光学性能进行准确评估与监测。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。