[发明专利]凹扁球面平面波前零位补偿检测光路快速调节方法及装置

说明书

本发明提出一种凹扁球面平面波前零位补偿检测光路快速调节方法及装置，该方法通过使干涉仪平面窗口出射光束平行于测试基准平台；将平面波前补偿器一镜和平面波前补偿器二镜与干涉仪平面窗口的轴心对准；依据待检反射镜的光轴附近的观察屏上光束汇聚点P1，通过第三五维调整架调节待检反射镜的俯仰角度和倾斜角度，通过第三五维调整架调节待检反射镜的前后距离；依据待检反射镜的光轴附近的观察屏上光束汇聚点P2，通过第三五维调整架调节待检反射镜的升降和平移。解决了凹扁球形光学非球面的平面波前零位透镜补偿检测光路调节困难的问题，从光学原理上提出快速调节检测光路的方法及装置，提升检测效率，保证光学元部件加工的顺利开展。

技术领域

本发明具体涉及一种凹扁球面平面波前零位补偿检测光路快速调节方法及装置，属于光学超精密加工和检验领域，主要应用于光学非球面元部件的研制和生产，以满足航天遥感和超高分辨力成像等应用需求。

背景技术

凹扁球形光学表面的面形误差检测方法主要有轮廓面形测试方法和干涉检测法。基于零位透镜的补偿式干涉检测方法具有检测成本低、补偿透镜制备容易、面形误差可控等优势，目前已经被广泛采用。

依据零位补偿检测基本原理可知，光束被待检反射镜自准直反射后将沿原光路返回。检测扁球形光学表面的球面波前补偿检测光路中存在实像点，检测光路如图1所示。光路中的实像点位置既是干涉仪出射光线的汇聚点，也是待检镜反射光线的汇聚点。因此，可以在实像点处设置小孔光阑，依据反射像点偏离出射像点的情况调节待检反射镜的空间位置。但是球面波前的补偿器相对于干涉仪光轴的位置比较敏感，需要进行精确调节以避免对面形检测结果的影响。

将光学补偿器的波前设计为平面后，使得补偿器与干涉仪之间的位置关系变得不敏感，降低了补偿器调节误差的影响。但是，这种干涉检测光路中将不存在测试光束的实像点，如图2所示，由此导致待检反射镜的空间位置调节困难。

发明内容

本发明主要解决凹扁球形光学非球面的平面波前零位透镜补偿检测光路调节困难的问题，从光学原理上提出快速调节检测光路的方法及装置，提升检测效率，保证光学元部件加工的顺利开展。

本发明提出一种凹扁球面的平面波前零位透镜补偿检测光路快速调节方法，具体包括以下步骤：

(1)调节第一五维调整架，使干涉仪平面窗口出射光束平行于测试基准平台；

(2)调节第二五维调整架，将平面波前补偿器一镜和平面波前补偿器二镜与干涉仪平面窗口的轴心对准；

(3)放置待检反射镜；

(4)依据待检反射镜的光轴附近的观察屏上光束汇聚点P1，通过第三五维调整架调节待检反射镜的俯仰角度和倾斜角度，使P1点与理论位置接近；

(5)通过第三五维调整架调节待检反射镜的前后距离，使P1点的大小与理论大小接近；

(6)依据待检反射镜的光轴附近的观察屏上光束汇聚点P2，通过第三五维调整架调节待检反射镜的升降和平移，使P2点与理论位置接近；

(7)待检镜空间位置调节完成。

一种适用于所述的凹扁球面平面波前零位补偿检测光路快速调节方法的检测装置，包括干涉仪平面窗口、平面波前补偿器一镜、平面波前补偿器二镜、光轴附近观察屏、干涉仪、测试基准平台、第一五维调整架、第二五维调整架和第三五维调整架，所述测试基准平台上放置有第一五维调整架、第二五维调整架和第三五维调整架，所述第一五维调整架、第二五维调整架和第三五维调整架从左到右沿光路依次排列，所述第一五维调整架上放置有干涉仪，所述干涉仪的右侧安装有干涉仪平面窗口，所述第二五维调整架上放置有从左到右依次排列的平面波前补偿器一镜和平面波前补偿器二镜，所述第三五维调整架上安装待检反射镜，所述第三五维调整架上设置有光轴附近观察屏，所述光轴附近观察屏与光轴同轴，作用为接收反射光束的光束汇聚点P1和光束汇聚点P2。