一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置的制作方法

本发明涉及光学系统测量，具体涉及一种1200mm极大口径光学干涉测试装置。

背景技术：

1、干涉测试装置在光学元件反射面形检测、透射面形检测、光学材料质量分析以及光学系统评价等领域均有广泛应用。随着精密光学元件加工工艺技术的迅速发展，采用干涉测试装置代替传统的对样板、看刀口等检测方法成为未来光学元件面形检测的必然发展趋势。随着大口径光学领域的发展，近年来对于大口径高精度面形干涉检测的研究与工程化正成为光学检测领域的重点课题之一。

2、采用干涉测试装置进行光学检测具有非接触、可分析、操作便捷等特点，但是由于光学元件的种类、大小等千差万别，干涉测试装置不可能通用于所有光学元件的检测。而对于平面光学元件的面形等参数的检测分析主要受到干涉测试口径的限制，国内外从上世纪80年代就开始开展φ150mm口径以下的干涉检测研究，也形成了以下几种固定口径如φ30mm、φ60mm、φ100mm、φ150mm等干涉测试装置。但是对于再大口径的相关研究，一直到2000年以后才逐步出现φ300mm口径干涉检测装置以及φ600mm口径的大口径干涉仪检测装置。但是随着大口径光学的迅速发展，口径越来越大精度越来越高，目前已经出现口径达到φ1200mm甚至更大口径的元件和系统，而对于口径达到φ1200mm极大口径的元件和系统的干涉测试装置国内外还都没有研制出来。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的问题和不足，本发明提供了一种针对φ1200mm极大口径平面光学元件干涉测试装置，可以实现极大口径平面元件的反射面形、透射面形、光材料折射率均匀性及大口径、极大口径光学系统综合波前等参数干涉测试分析，装置测试精度pv值小于63nm，rms值小于10nm。

2、为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

3、一种φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置，包括：集成控制模块、激光光源模块、小端口干涉测试模块、大端口干涉测试模块、成像模块、切换模块以及快速对准模块，所述集成控制模块分别与激光光源模块、成像模块、切换模块以及快速对准模块连接；其中，

4、所述激光光源模块包括波长调谐激光器，集成控制模块与所述波长调谐激光器连接，沿着波长调谐激光器输出光束方向依次设置有第一转折反射镜、聚焦透镜以及分光棱镜，分光棱镜将输出光束分为透射光和反射光，沿反射光方向为成像模块，沿透射光方向依次为小端口干涉测试模块和大端口干涉测试模块；

5、所述小端口干涉测试模块包括沿透射光束前进方向依次设置的φ110mm口径准直物镜、φ110mm口径透射标准镜和第一被测平晶，所述第一被测平晶的前表面与φ110mm口径透射标准镜的参考面之间形成小端口干涉测试腔；

6、所述切换模块包括切换反射镜，所述切换反射镜位于φ110mm口径准直物镜与φ110mm口径透射标准镜之间；所述切换反射镜的一端固定在旋转机构的旋转轴上，另一端可绕旋转轴旋转，用于实现干涉测试装置在大端口干涉测试与小端口干涉测试之间的切换，所述集成控制模块与旋转机构连接。

7、所述大端口干涉测试模块包括负透镜、第二转折反射镜、φ1200mm口径准直物镜、φ1200mm口径透射标准镜以及第二被测平晶；所述第二被测平晶的前表面与φ1200mm口径透射标准镜的参考面之间形成大端口干涉测试腔；

8、所述快速对准模块包括对准激光器，集成控制模块与所述对准激光器连接，沿对准激光器输出光束方向依次设置有第三转折反射镜和对准屏，所述第三转折反射镜设置在第二转折反射镜与φ1200mm口径准直物镜之间，对准屏设置在φ1200mm口径透射标准镜与第二被测平晶之间，所述对准屏上设置有供光束穿过的通光孔。

9、所述成像模块包括成像镜头以及ccd相机，集成控制模块与所述ccd相机连接。

10、作为优选地，所述φ1200mm口径透射标准镜的面形精度优于63nm。

11、作为优选地，所述φ110mm口径透射标准镜的面形精度由于32nm。

12、作为优选地，所述φ1200mm口径准直物镜为非球面准直物镜。

13、作为优选地，所述对准激光器、第三转折反射镜和对准屏设置在对准位移台上，集成控制模块与所述位移台连接，对准激光器、第三转折反射镜与对准屏可沿垂直于光轴方向往复运动。

14、作为优选地，所述波长调谐激光器的中心波长为632.8nm。

15、作为优选地，所述ccd相机设置在相机位移台上，集成控制模块与所述相机位移台连接，ccd相机可沿光轴方向往复移动。

16、本发明的有益效果：

17、（1）本发明的干涉测试装置，最大单次测量能够实现φ1200mm极大口径光学元件的平面面形干涉测试，相较于现有的拼接方式实现极大口径光学元件的干涉测试，能够提高极大口径光学元件平面面形检测的测试精度。

18、（2）在本发明中，在进行大端口测试时，大端口测试光路中的负透镜和φ1200mm口径准直物镜构成伽利略扩束镜结构，在实现大口径光学元件平面面形干涉测试时，能够缩短测试光路，进而缩小干涉测试装置的体积。

19、在本发明中，大端口干涉测试模块设置有快速对准模块，因此在进行大端口测试前首先会利用该快速对准模块对大口径被测平晶进行对准调试，只有当大口径被测平晶的俯仰和倾斜满足要求时，才会开始对大口径被测平晶进行干涉测试，保证了测试精度；并且，相较于常见的快速成像对准模块，本发明的快速对准模块利用对准激光器、转折反射镜以及对准屏即可实现大口径被测平晶的快速对准，并且快速对准模块与干涉测试装置共光路，实现了φ1200mm极大口径元件测试调试的快速对准，整个对准过程操作简单快速，对准角度范围达到±25°，干涉测试调试时间小于5min，提高了干涉测试的效率。

20、在本发明中，切换反射镜通过绕固定轴的方式在平面内转动，实现干涉测试装置在大端口测试和小端口测试之间的切换，相较于平面移动切换测试光路的方式，能够节约空间，进而减小干涉测试装置的体积。

技术特征：

1.一种φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置，其特征在于，包括：集成控制模块（1）、激光光源模块（2）、小端口干涉测试模块（3）、大端口干涉测试模块（4）、成像模块（5）、切换模块（6）以及快速对准模块（7），所述集成控制模块（1）分别与激光光源模块（2）、成像模块（5）、切换模块（6）以及快速对准模块（7）连接；其中，

2.根据权利要求1所述的一种φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置，其特征在于，所述φ1200mm口径透射标准镜（404）的面形精度优于63nm。

3.根据权利要求1所述的一种φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置，其特征在于，所述φ110mm口径透射标准镜（302）的面形精度优于32nm。

4.根据权利要求1所述的一种φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置，其特征在于，所述φ1200mm口径准直物镜（403）为非球面准直物镜。

5.根据权利要求1所述的一种φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置，其特征在于，所述对准激光器（701）、第三转折反射镜（702）和对准屏（703）设置在对准位移台上，集成控制模块（1）与所述位移台连接，对准激光器（701）、第三转折反射镜（702）与对准屏（703）可沿垂直于光轴方向往复运动。

6.根据权利要求1所述的一种φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置，其特征在于，所述波长调谐激光器（201）的中心波长为632.8nm。

7.根据权利要求1所述的一种φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置，其特征在于，所述ccd相机（502）设置在相机位移台上，集成控制模块（1）与所述相机位移台连接，ccd相机（502）可沿光轴方向往复移动。

技术总结
本发明公开了一种Φ1200mm极大口径平面光学干涉测试装置，包括集成控制模块、激光光源模块、小端口干涉测试模块、大端口干涉测试模块、成像模块、切换模块和快速对准模块，集成控制模块分别与激光光源模块、成像模块、切换模块以及快速对准模块连接。本发明的装置能够实现最大口径达到Φ1200mm口径范围的平面光学元件/系统测试，可以实现极大口径平面元件的反射面形、透射面形、光材料折射率均匀性等参数干涉测试分析，装置测试精度PV值小于63nm，RMS值小于10nm。本发明集成的共光路的快速对准模块实现了Φ1200mm极大口径元件测试调试的快速对准，对准角度范围达到±25°，干涉测试调试时间小于5min。

技术研发人员：赵智亮,赵子嘉,张志华,陈辉,黄丹,王雪竹,淳于永昕,葛瑞红
受保护的技术使用者：成都太科光电技术有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12