[发明专利]共光路径向剪切数字波面干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学干涉仪波面检测装置，具体涉及一种共光路径向剪切数字波面干涉仪。

背景技术

干涉仪是一种依据光的干涉原理，以光的波长为计量单位的光学测试仪器。许多精密测试工作，都是依靠光干涉方法实现的，对于某些测试任务的解决，干涉法甚至是唯一可行的理想方法。

经典的光学干涉仪器以光机型为主，只能定性的观察、人工判断干涉图中所包含的误差信息。现代干涉仪是在经典干涉仪的基础上发展起来的精密光学检测仪器。其基本特征是采用激光光源并且综合应用了光学、电子学、精密机械与控制、计算机科学的最新成就，基于以上特征又被称为数字波面干涉仪。与经典干涉仪相比，具有更广泛的应用前景，主要优点在于分辨率高、抗干扰能力强、测量精度高、操作方便等。

在高精度光学系统的众多评价与检测方法中，光学干涉检测技术具有精密、客观、量化的评价特性，由于测试结果以波长作为计量单位，因此对于光学系统波面畸变的检测具有极高的精度。同时干涉测量的波像差灵敏度极高，能够清晰的反映装调的微小误差及镜面的微小变形，其测试结果还可以与Zernike多项式建立数学模型，进一步分析系统的失调。而现代激光干涉仪作为最精密的测试仪器之一，集当代最新技术于一体，广泛采用计算机技术、激光技术、电子技术、半导体技术等领域内的最新成果，可快速、准确地实现对光学零件与系统的检验。

在如今的光学加工、装调、检测实验室中，从普通光学零件的设计加工、检验到大型非球面光学系统加工，大型空间光学系统、深空探测望远镜的装调、校正与测试，干涉仪已成为一种易于操作、可靠、高精度、智能化的测试检验装置，它在光学零件和系统的大批量生产和在线检验中有着不可低估的作用。而在计量测试领域，干涉技术和干涉仪更占据着不可替代的地位。

依据工作原理，光学波面干涉仪可分为静态干涉仪与相移式干涉仪。相移干涉仪依据“相移算法原理”，采用移相器件对光学参考面进行4步相移，并综合计算在不同相移位置的干涉图，最终测得光学波面的面型误差。由于需要进行相移运动改变光路结构，因此相移式干涉仪对测试环境要求苛刻，往往无法应用于长光路条件下的光学检测。此外由于相移干涉仪的电控、机械系统比较复杂，其研制成本较高。静态干涉仪无需相移机构，只对单幅干涉图中的条纹分布进行计算就可以得到待测波面的面型误差，适用于长光路或测试环境难以保证的使用条件。但由标准镜头，光路布置等原因引入的系统误差使得静态干涉仪很难达到较高的测试精度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种共光路径向剪切数字波面干涉仪，该干涉仪具有较高测试精度、可应用于超长光路光学干涉检测、同时兼具紧凑外形与使用灵活性的光学数字波面干涉检测仪器。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

共光路径向剪切数字波面干涉仪，该干涉仪包括：半导体激光器、扩束镜、空间滤波器、准直镜、剪切比控制镜、成像系统；其特征在于，该干涉仪还包括：第一偏振片、第二偏振片和胶合棱镜；所述半导体激光器发出激光作为光源，经过扩束镜扩束汇聚，汇聚光源通过空间滤波器后，出射光斑的能量分布均匀，经由准直镜准直为平行光后入射进入第一偏振片，形成出射光强较弱的偏振光S光和光强较强偏振光P光；所述S光入射进入胶合棱镜，经过分束面的左侧反射后，透射出胶合棱镜形成极细的平行光作为参考光，所述平行光入射进入被测系统后，经被测系统反射后经过被测系统的焦点发散形成球面波，所述球面波经过剪切比控制镜后形成平行光入射进入胶合棱镜，经由胶合棱镜镜体和分束面的右侧反射并透射出胶合棱镜；所述P光入射进入胶合棱镜，经过分束面的左侧透射后，反射出胶合棱镜，经过剪切比控制镜后和被测系统后发散形成球面波作为测试光，所述球面波入射进入被测系统后，反射形成平行光，所述平行光入射进入胶合棱镜，经由分束面的左侧透射后，透射出胶合棱镜；所述S光和P光经过第二偏振片后调节两者的光强比，通过成像系统后由外部系统接收。

本发明的有益效果是：本发明采用同轴共光路形式，使共光路干涉系统具有对振动、温度和气流的变化能产生彼此共模抑制的优点，可以在隔振条件和恒温条件较低时也能获得稳定的干涉条纹。因此具有抗干扰特性的数字波面共光路径向剪切干涉光路较为适合于长光路条件下光学系统波像差的实时检测与监控，并与较常规的剪切式干涉仪相比体积与重量明显减少，具有极高的便携性。

附图说明

图1本发明共光路径向剪切数字波面干涉仪的结构原理图。

图2本发明共光路径向剪切数字波面干涉仪的主视图。