平行平晶光学非均匀性的绝对测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光干涉计量领域，特别是一种平行平晶光学非均匀性的绝对测量方 法。
【背景技术】
[0002] 光学透射材料是光学材料的重要组成部分，光学非均匀性作为评价光学透射材料 性能的重要指标，反映的是同一块光学材料内部折射率的不一致性。光学材料内部的折射 率不一致，将直接导致透射波前的改变，进而改变光学系统的波像差。通常情况下，10 6量 级的光学非均匀性，会引入波长量级的波像差，因此对光学元件光学非均匀性的高精度检 测具有重要的意义。
[0003] 国内外专家对光学非均匀性的检测方法进行了大量的研究。主要有贴置板测量 法、四步干涉测量法、短相干光干涉测量法以及波长调谐傅里叶分析测量法。贴置板测量法 进行光学非均匀性的检测，需要增加两块折射率与被测件相同的玻璃平晶作为贴置板，平 晶表面面形精度要求优于λ/10,同时所用折射率液的非均匀性也会影响测量精度；四步 干涉测量法进行光学非均匀性的检测，要求待测玻璃平板的楔角控制在2~66角分之间， 不能对前后表面平行度很高的平行平晶进行测试；短相干干涉测量法解决了高精度测量前 后表面平行度较好的平板光学非均匀性的问题，但测量精度受到光源谱宽的影响；波长调 谐傅里叶分析测量法可以通过两次测量，获得平行平晶前后表面面形和材料均匀性信息， 但是仪器必须采用可精确调节波长的半导体激光器作为光源，并需要专用的处理软件，无 法得到广泛应用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种精度高、易实现的平行平晶光学非均匀性的绝对测量 方法，使测量结果不受透射参考平晶面形和反射参考平晶面形精度的影响，测量对象不受 前后表面平行度的限制。
[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种平行平晶光学非均匀性的绝对测量方 法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1，建立坐标系，以斐索型激光干涉仪的光轴发射方向为ζ轴，垂直地面方向 为y轴，X轴、y轴、Z轴构成拇指沿光轴方向的右手坐标系；采用斐索型激光干涉仪对第一 透射参考平晶T 1工作面A和待测平行平晶S前表面B进行一次干涉测量得结果M 1;
[0007] 步骤2,沿着光轴方向，在待测平行平晶S后面放置反射参考平晶R，对第一透射参 考平晶Tl工作面A和反射参考平晶R工作面D进行一次干涉测量，得到待测平行平晶S的 透射测量结果M 2;
[0008] 步骤3,将待测平行平晶S绕y轴旋转180度，对第一透射参考平晶T1工作面A和 待测平行平晶S后表面C进行一次干涉测量得结果M 3，将测量结果％沿y轴进行镜像反转 得到;
[0009] 步骤4,取走待测平行平晶S，对第一透射参考平晶T1工作面A和反射参考平晶R 工作面D进行一次空腔干涉测量得结果M4;
[0010] 步骤5,用第二透射参考平晶T2替换第一透射参考平晶T i，第二透射参考平晶1~2作 为干涉仪参考镜，将第一透射参考平晶！\绕y轴旋转180度，对第二透射参考平晶T 2工作 面E和第一透射参考平晶T1工作面A进行一次干涉测量得结果M 5;
[0011] 步骤6,对第二透射参考平晶T2工作面E和反射参考平晶R工作面D进行一次干 涉测量得结果M 6;
[0012] 步骤7,综合步骤1~6的测量结果，得到待测平行平晶S的光学非均匀性Δη。
[0013] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1)测量结果不受透射参考平晶面形和 反射参考平晶面形精度的影响，测量精度高；（2)测量对象不受前后表面平行度的限制，容 易实现；（3)测量过程简便，测量结构简单。
[0014] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明参考坐标系的示意图。
[0016] 图2为第一透射参考平晶T1工作面A和待测平行平晶S前表面B干涉测量示意 图。
[0017] 图3为待测平行平晶S的透射测量示意图。
[0018] 图4为第一透射参考平晶T1工作面A和待测平行平晶S后表面C干涉测量示意 图。
[0019] 图5为空腔干涉测量的示意图。
[0020] 图6为第二透射参考平晶T2工作面E和第一透射参考平晶T i工作面A干涉测量 示意图。
[0021] 图7为第二透射参考平晶T2工作面E和反射参考平晶R工作面D干涉测量示意 图。
【具体实施方式】
[0022] 结合图1，本发明中所有的测量过程都在图1所示的参考坐标系下进行。建立坐标 系，以斐索型激光干涉仪的光轴发射方向为z轴，垂直地面方向为y轴，X轴、y轴、z轴构成 拇指沿光轴方向的右手坐标系。
[0023] 结合图2~图7,本发明平行平晶光学非均匀性绝对测量的方法，包含以下步骤：
[0024] 步骤1，如图2所示，采用斐索型激光干涉仪对第一透射参考平晶T1工作面A和待 测平行平晶S前表面B进行一次干涉测量得结果M 1，公式如下：
[0025] M1= 2B(x, y)-2A(x, y) (I)
[0026] 式中，A(x，y)表示第一透射参考平晶T1工作面A的面形误差，B(x，y)表示待测平 行平晶S前表面B面形误差。
[0027] 步骤2,如图3所示，沿着光轴方向，在待测平行平晶S后面放置反射参考平晶R， 对第一透射参考平晶Tl工作面A和反射参考平晶R工作面D进行一次干涉测量，得到待测 平行平晶S的透射测量结果M 2，公式如下：
[0028] M2= 2B (X，y) -2A (X，y) +2η。[C (X，y) -B (X，y) ] +2D (X，y) -2C (X，y) +2 δ (2)
[0029] 式中，n。表示待测平行平晶S的折射率名义值，δ表示待测平行平晶S光学非均 匀性引入的波像差，C(x，y)表示待测平行平晶S后表面C的面形误差，D(x，y)表示反射参 考平晶R工作面D的面形误差。
[0030] 步骤3,如图4所示，将待测平行平晶S绕y轴旋转180度，对第一透射参考平晶T1 工作面A和待测平行平晶S后表面C进行一次干涉测量得结果M3，公式如下：
[0031] M3= -2C (-X, y) -2A (x, y) (3)
[0032] 式中，C (-X，y)表示沿y轴对待测平行平晶S后表面C的面形误差进行镜像反转；
[0033] 将测量结果％沿y轴进行镜像反转得到:
[0034]
[0035] 其中，A(-X，y)表示沿y轴对第一透射参考平晶T1工作面A的面形误差进行镜像 反转。
[0036] 步骤4,如图5所示，取走待测