[发明专利]大数值孔径移相式双针孔衍射干涉仪及其测试方法

说明书

本发明涉及一种大数值孔径移相式双针孔衍射干涉仪及其测试方法，该衍射干涉仪包括：测试基准光路，测试光路，针孔基板；所述针孔基板上设有测试针孔和测试基准针孔；在所述测试针孔发出的衍射波前经所述针孔基板附近的被测试光学元部件反射后会聚到测试基准针孔附近，其波前中带有被测试光学元部件的面形信息，其经过针孔基板反射后与由测试基准针孔发出的衍射波前干涉形成干涉条纹。本发明的大数值孔径移相式双针孔衍射干涉仪采用双针孔基板和双光路会聚照明形式实现测试光路与基准光路的分离，防止两光路的相互干扰导致移相式过程中的干涉图像状态改变；通过小视场干涉图光学成像系统避开了测试光路对图像的影响，实现移相方式的大数值孔径测试。

技术领域

本发明涉及点衍射干涉仪技术领域，特别涉及一种大数值孔径移相式双针孔衍射干涉仪及其测试方法。

背景技术

点衍射干涉仪以其独特的干涉测试波前基准生成技术使得其成为计量级别的光学波前测试仪器，主要用于对商用干涉仪标准镜头的计量标定和高精度光刻物镜的研制中。

目前，国际上的点衍射干涉仪的工作机理主要分为两种：一种是在光学基板上刻制小于1微米的针孔，当照明光路通过时发生衍射产生高精度球面波，把其中的一部分作为测试光，另一部分作为测试基准光，两部分光经光路折转后干涉产生干涉图，通过移动测试镜产生多幅不同位相干涉图，进而分析获得被测试镜(或光学系统)波面面形与测试基准之间的波面误差。另外一种是采用光纤出射光发生的衍射产生基准球面波，采用短相干光源实现对被测试镜的高精度测试。

其中，第一种点衍射干涉仪由于把衍射波前分为两部分，可测试的角度仅相当于通过针孔的波前衍射角度的一半，因此，可测试角度受限，最大为NA0.3。由于采用移动测试镜，干涉腔长有变化，导致测试精度降低，而且条纹对比度不可调，导致在测试无镀膜镜时对比度低，测试精度下降。

第二种点衍射干涉仪存在的问题是，由于小纤芯直径光纤的制作很困难，导致由光纤端面出射的波前衍射角度小，因此可测试的数值孔径NA小。同时，由于采用短相干光源，对被测试镜曲率半径匹配有限制要求，导致测试过程繁琐。

发明内容

本发明要解决现有技术中的点衍射干涉仪存在的测试角度受限、测试精度低、对比度不可调、测试过程繁琐等技术问题。本发明提供一种测试光与基准光互不干扰，可实现大数值孔径(NA)高精度测试的，大数值孔径移相式双针孔衍射干涉仪及其测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种大数值孔径移相式双针孔衍射干涉仪，包括：

测试基准光路，测试光路，针孔基板；所述针孔基板上设有测试针孔和测试基准针孔；

在所述测试光路上激光光源发出的激光可依次经过测试激光扩束系统和测试激光会聚系统后，照明针孔基板上的测试针孔；

在所述测试基准光路上激光光源发出的激光依次经过测试基准激光扩束系统，光楔移相机构和测试基准激光会聚系统后，照明针孔基板上的测试基准针孔；

在所述测试针孔发出的衍射波前经所述针孔基板附近的被测试光学元部件反射后会聚到测试基准针孔附近，其波前中带有被测试光学元部件的面形信息，其经过针孔基板反射后与由测试基准针孔发出的衍射波前干涉形成干涉条纹；

根据形成的所述干涉条纹可以得到干涉图像；可通过光楔移相机构获得多幅移相干涉图；经过对多幅移相干涉图的图像信息分析可高精度获得被测试光学元部件的面形误差。

在上述技术方案中，所述测试基准光路上还设有光强衰减机构，调节该光强衰减机构可使干涉条纹对比度达到最佳。

在上述技术方案中，所述激光光源包括：工作用激光光源和调试用激光光源。