一种光学系统波像差测量装置与测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种光学系统波像差测量装置和方法，装置包括线偏振平面波发生源、1/2波片、偏振分光棱镜、1/4波片、反射装置以及夏克-哈特曼波前传感器，线偏振平面波发生源用于产生线偏振平面波；1/2波片用于将线偏振平面波转换后成为s偏振平面波；偏振分光棱镜用于将经1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射来自1/4波片透射的p偏振光；1/4波片用于将来自偏振分光棱镜的s偏振平面波转换成为圆偏振平面波，以及将由来自反射装置的圆偏振平面波转换成为p偏振平面波；反射装置用于使来自1/4波片的圆偏振平面沿原路返回；夏克-哈特曼波前传感器则用于测量入射到其上的p偏振光的波像差。本发明可以实现各种复杂光学系统波像差的高精度检测。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学测量【技术领域】，具体涉及一种基于夏克-哈特曼 (Shack-Hartmann)波前传感器的光学系统波像差的测量装置和方法。 一种光学系统波像差测量装置与测量方法
【背景技术】
[0002] 随着光学技术的发展，出现了各种成像光学系统。以半导体工业中的投影曝光光 学系统为代表的现代高级光学成像系统，对系统波像差和分辨率有着极为苛刻的要求。波 像差是影响光学系统成像性能及分辨率的重要因素。光学系统在设计、加工、装调以及成像 过程中各种因素引起的机械变形等因素都将影响光学系统的波像差。因此，光学系统制造 过程中高精度的系统波像差检测具有举足轻重的作用。
[0003] 光学系统波像差的常用测量方法有基于干涉法的泰曼-格林干涉仪、菲索干涉 仪、点衍射干涉仪、剪切干涉仪等。FISBA公司生产的FST10型泰曼-格林干涉仪和Zygo公 司生产的VeriFire系列菲索干涉仪是目前比较权威并且使用较多的干涉仪，但是这些仪 器需要参考元件，对光源的频率稳定性及光束的相干性有特殊的要求，并且价格比较昂贵。 点衍射干涉仪通过微孔衍射产生近于理想的球面波作为参考光，具有很高的测量精度，但 是微孔不容易加工，光束能量利用率较低，且测量过程中系统误差的标定较为复杂。剪切干 涉仪通过原始波前与错位波前之间的干涉进行波像差的测量，具有较高的精度，但是测量 过程中系统误差的标定较为复杂。
[0004] 与干涉法不同，夏克-哈特曼波前传感器通过同时测量波前在两个正交方向的斜 率获得波前信息，受外界环境的影响较小，具有结构简单，光能利用率高，测量速度快、精度 高等特点，在自适应光学、激光光束质量测量和医疗仪器等领域中有着广泛的应用。
[0005] 作为现有技术的文章 "Wavefront error measurement of high-numerical-aperture optics with a Shack-Hartmann sensor and a pointsource"（Appl.Opt.，2007,46(9) :1411 ?1415)给出 了采用夏克-哈特曼波前传 感器进行高数值孔径镜系统波像差的测量与标定方法。然而，该方法在标定中继系统和夏 克-哈特曼的系统误差时，需要用波像差较小的光学系统代替待测光学系统，这将引起两 方面的问题：一方面，标定结果中包括中继系统的系统误差、夏克-哈特曼波前传感器的系 统误差、微孔衍射波前的误差以及所使用的光学系统的波像差，使得待测系统波像差的测 量结果中包含了标定过程所用的光学系统的波像差，另一方面，为了实现更高精度的系统 波像差检测，在标定过程中，需要采用更高精度的光学系统，而实际光学系统的波像差受衍 射极限的限制，因此，上述方法很难实现光学系统波像差的高精度检测。
【发明内容】
[0006] (一）要解决的技术问题
[0007] 本发明的目的是提供一种基于夏克-哈特曼波前传感器的光学系统波像差高精 度测量装置和方法，以实现对各种复杂光学系统波像差的高精度检测。
[0008] (二）技术方案
[0009] 为了达到上述的目的，本发明提供一种基于夏克-哈特曼波前传感器的光学系统 波像差测量装置，在测量和标定过程中均采用高精度球面参考镜或高精度平面参考镜，且 测量光路采用双光路的结构，可获得更好的信噪比，更有益于实现光学系统波像差的高精 度检测。
[0010] 本发明提出的光学系统波像差测量装置，包括线偏振平面波发生源、1/2波片、偏 振分光棱镜、1/4波片、反射装置以及夏克-哈特曼波前传感器，其中，所述线偏振平面波发 生源用于产生线偏振平面波；所述1/2波片用于将所述线偏振平面波转换后成为s偏振平 面波；所述偏振分光棱镜用于将经所述1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透 射来自所述1/4波片透射的p偏振光；所述1/4波片用于将来自所述偏振分光棱镜的s偏振 平面波转换成为圆偏振平面波，以及将由来自所述反射装置的圆偏振平面波转换成为P偏 振平面波；所述反射装置用于使来自1/4波片的圆偏振平面波沿原路返回；所述夏克-哈 特曼波前传感器则用于测量入射到其上的P偏振光的波像差。
[0011] 根据本发明的【具体实施方式】，所述反射装置由光反射元件构成，或者由光反射元 件和待测光学系统组合而成，通过测量所述测量装置在包含待测光学系统和不包含待测光 学系统时入射到夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差来计算待测光学系统的波像 差。
[0012] 根据本发明的【具体实施方式】，还包括光束调节机构，其设置于所述反射装置与1/4 波片之间。
[0013] 根据本发明的【具体实施方式】，通过公式W= (WT-WS)/2计算得到待测光学系统的波 像差，其中W为待测光学系统的波像差，W T为所述测量装置在包含待测光学系统时入射到夏 克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差测量值，ws为所述测量装置在不包含待测光学 系统时入射到夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差测量值。
[0014] 本发明还提出采用所述的光学系统波像差测量装置的光学系统波像差测量方法。
[0015] 根据本发明的【具体实施方式】，所述待测光学系统是有限共轭光学系统，所述光学 系统波像差测量装置在所述1/4波片与反射装置之间还设置有第二准直镜，该测量方法包 括如下步骤：S1、由所述待测光学系统和球面反射镜组合构成所述反射装置，将待测光学 系统置于第二准直镜和球面反射镜之间，调节所述第二准直镜的焦点和所述待测光学系统 的前焦点重合，调整所述球面反射镜的曲率中心与待测光学系统的后焦点重合，测量入射 到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W T ;S2、由球面反射镜单独构成反射 装置，调整所述球面反射镜的曲率中心和所述第二准直镜的焦点重合，测量入射到所述夏 克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W s ;S3、通过公式W = (WT_WS) /2计算得到待测 光学系统的波像差，其中W为待测光学系统的波像差。
[0016] 根据本发明的【具体实施方式】，所述待测光学系统是无限远共轭光学系统，所述光 学系统波像差测量装置在所述1/4波片与反射装置之间还设置有第二准直镜，该测量方法 包括如下步骤：S1、由所述待测光学系统和平面反射镜组合构成所述反射装置，将待测光学 系统置于第二准直镜和平面反射镜之间，调节所述第二准直镜的焦点和所述待测光学系统 的前焦点重合，调整所述平面反射镜的位置以使入射到该平面反射镜的圆偏振平面波沿原 路返回，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W T ;S2、由球面反射 镜单独构成反射装置，调整所述球面反射镜的曲率中心和所述第二准直镜的焦点重合，测 量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差ws ;S3、通过公式W= (WT-Ws)/2 计算得到待测光学系统的波像差，其中W为待测光学系统的波像差。
[0017] 根据本发明的【具体实施方式】，所述待测光学系统是无限远共轭光学系统，该测量 方法包括如下步骤：S1、由所述待测光学系统和球面反射镜组合构成所述反射装置，将待测 光学系统置于1/4波片和球面反射镜之间，调节所述球面反射镜的曲率中心与待测光学系 统的后焦点重合，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W T ;S2、由 平面反射镜单独构成反射装置，调整所述平面反射镜的位置以使入射到该平面反射镜的圆 偏振平面波沿原路返回，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W s ; S3、通过公式W = (WT-WS)/2计算得到待测光学系统的波像差，其中W为待测光学系统的波 像差。
[0018] 根据本发明的【具体实施方式】，所述待测光学系统是透射平面波共轭光学系统，该 测量方法包括如下步骤：S1、由所述待测光学系统和平面反射镜组合构成所述反射装置，将 待测光学系统置于1/4波片和平面反射镜之间，调整所述平面反射镜的位置以使入射到该 平面反射镜的圆偏振平面波沿原路返回，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏 振光的波像差W T;S2、由平面反射镜单独构成反射装置，调整所述平面反射镜的位置以使入 射到该平面反射镜的圆偏振平面波沿原路返回，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器 的P偏振光的波像差W s ;S3、通过公式W= (WT-Ws)/2计算得到待测光学系统的波像差，其中 W为待测光学系统的波像差。
[0019](三）有益效果
[0020] 本发明提供的基于夏克-哈特曼波前传感器的光学系统波像差测量装置和方法， 可以实现各种复杂光学系统波像差的高精度检测，测量装置光学结构可有效减小杂散光的 影响，有效提高复杂光学系统波像差检测中能量的利用率，同时该测量装置在不需要额外 的基准光源和改变光源结构的基础上可完成测量系统的标定和光学系统波像差的测量，有 效提高了测量速度和精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1A为本发明的光学系统波像差测量装置的第一实施例的结构图；
[0022] 图1B是第一实施例中采用微孔作为线偏振球面波点源时的照明系统结构图；
[0023] 图2A和图2B是利用图1A所示的光学系统波像差测量装置测量有限共轭光学系 统波像差时的示意图，其中图2A显示的是用于测量待测光学系统和测量系统的整体波像 差，图2B显示的是用于标定测量系统本身的波像差；
[0024] 图3是利用图1A所示的光学系统波像差测量装置测量待测无限远共轭光学系统 和测量系统的整体波像差时的示意图；
[0025] 图4为本发明的光学系统波像差测量装置的第二实施例的结构图；
[0026] 图5A和图5B是利用图4所示的光学系统波像差测量装置测量无限远共轭光学系 统波像差时的示意图，其中图5A显示的是用于测量待测光学系统和测量系统的整体波像 差，图5B显示的是用于标定测量系统本身的波像差；
[0027] 图6是利用图4所示的光学系统波像差测量装置测量待测透射平面光学系统和测 量系统的整体波像差时的示意图。
【具体实施方式】
[0028] 为了实现光学系统波像差的高精度检测，本发明提出一种用于光学系统波像差测 量的测量装置。该测量装置包括线偏振平面波发生源、1/2波片、偏振分光棱镜、1/4波片、 反射装置以及夏克-哈特曼波前传感器。
[0029] 线偏振平面波发生源用于产生线偏振平面波，其可由线偏振球面波点源和准直镜 构成。
[0030] 1/2波片用于将所述线偏振平面波转换后成为S偏振平面波。
[0031] 偏振分光棱镜能对不同偏振方向的偏振光进行反射或透射，在本发明中，其将经 1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射来自1/4波片透射的p偏振光。
[0032] 1/4波片的光轴方向与该s偏振平面波的偏振方向成45°角，由此将来自所述偏 振分光棱镜的s偏振平面波转换成为圆偏振平面波，以及将由来自所述反射装置的圆偏振 平面波转换成为P偏振平面波。
[0033] 反射装置用于使1/4波片出射的圆偏振平面沿原路返回，以便使返回的圆偏振光 第二次透射过1/4波片而转换为所述p偏振光，该p偏振光接着透射过偏振分光棱镜到达 夏克-哈特曼波前传感器。
[0034] 夏克-哈特曼波前传感器则用于测量入射到其上的p偏振光的波像差。
[0035] 本发明的反射装置可以由光反射元件构成，或者由光反射元件和待测光学系统组 合而成。通过测量包含待测光学系统和不包含待测光学系统时的入射到夏克-哈特曼波前 传感器的P偏振光的波像差，计算出待测光学系统的波像差。
[0036] 同时，对于不同的待测光学系统，可以在反射装置与1/4波片之间设置光束调节 机构来调节光束的发散度，以便由反射装置能够接收到光束并使光束正确返回，例如在反 射装置与1/4波片之间设置准直透镜等。
[0037] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0038] 第一实施例
[0039] 图1A为本发明的光学系统波像差测量装置的第一实施例的结构图，该实施例是 用于进行有限远或无限远共轭光学系统的波像差测量的测量装置。如图1A所示，该测量装 置包括线偏振球面波点源10、第一准直镜20、1/2波片30、偏振分光棱镜40、1/4波片50、第 二准直镜60、反射装置80以及夏克-哈特曼波前传感器90。
[0040] 该实施例中，可采用微孔作为线偏振球面波点源时的照明系统。图1B显示了其 具体结构，如图1B所示，线偏振球面波点源包括用于传输线偏振光的单模线偏振保持光纤 101、用于将光纤端面成像到微孔板上的成像物镜102、用于产生理想球面波的微孔板103 和微孔104。
[0041] 具体来说，线偏振球面波点源10用于产生线偏振球面波，产生的线偏振球面波入 射到第一准直镜20,第一准直镜20将该线偏振球面波转换成为线偏振平面波后入射到1/2 波片30,1/2波片30将该线偏振平面波转换后成为s偏振平面波后入射到偏振分光棱镜 40,所述偏振分光棱镜40能对不同偏振方向的偏振光进行反射或透射，在此，经1/2波片 透射的该S偏振平面波由偏振分光棱镜40反射后入射到所述1/4波片50,该1/4波片50 的光轴方向与该s偏振平面波的偏振方向成45°角，由此将s偏振平面波转换成为圆偏振 平面波，然后该圆偏振平面波入射到第二准直镜60,经过第二准直镜60后入射到反射装置 80,由该反射装置80反射后第二次经过第二准直镜60和1/4波片50,由1/4波片50将该 圆偏振平面波转换为P偏振光后返回到偏振分光棱镜40,接着，该p偏振光透射过偏振分光 棱镜40后进入夏克-哈特曼波前传感器90中。夏克-哈特曼波前传感器90用于测量波 像差。
[0042] 图2A和图2B是利用图1A所示的光学系统波像差测量装置测量有限共轭光学系 统波像差时的示意图，其中图2A显示的是用于测量待测光学系统和测量系统的整体波像 差，图2B显示的是用于标定测量系统本身的波像差。
[0043] 如图2A所示，在测量整体波像差时，由待测光学系统S和高精度球面反射镜81构 成反射装置80。待测光学系统S置于第二准直镜60和高精度球面反射镜81之间，并且，使 第二准直镜60的焦点和待测光学系统S的前焦点重合，使高精度球面反射镜81的曲率中 心与待测光学系统S的后焦点重合。
[0044] 如图2B所示，在标定测量系统本身的波像差时，由高精度球面反射镜81单独构成 反射装置80,并且使高精度球面反射镜81的曲率中心和第二准直镜60的焦点重合。
[0045] 具体来说，利用该实施例的测量装置测量有限共轭光学系统的波像差的方法包括 以下步骤：
[0046] S1、由所述待测光学系统S和高精度球面反射镜81组合构成所述反射装置，将待 测光学系统S置于第二准直镜60和高精度球面反射镜81之间，调节第二准直镜60的焦点 和待测光学系统S的前焦点重合，调整所述高精度球面反射镜81的位置，使其曲率中心与 待测光学系统S的后焦点重合，这样，圆偏振光经过高精度球面反射镜81反射后沿原路返 回，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W T，该WT包含待测系统S 的波像差和测量装置本身的系统误差。
[0047] S2、在不放置待测光学系统S时，由高精度球面反射镜81单独构成反射装置，调整 高精度球面反射镜81的位置，使其曲率中心和第二准直镜60的焦点重合，测量入射到所述 夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W s，该Ws为测量装置的系统误差。
[0048] S3、通过公式W = (WT_WS)/2计算得到待测光学系统S的波像差，其中W为待测光 学系统的波像差。
[0049] 也就是说，将步骤S1测得的波像差WT减去步骤S2测得的波像差Ws，再除以2,即 得到待测光学系统的波像差W。
[0050] 该第一实施例的测量装置还可用于无限远共轭光学系统波像差测量。图3是利用 图1A所示的光学系统波像差测量装置测量待测无限远共轭光学系统和测量系统的整体波 像差时的示意图。
[0051] 如图3所示，与图2A不同的是，使用高精度平面反射镜82替换图2中的高精度球 面反射镜81，即由高精度平面反射镜82和待测光学系统S构成反射装置80。此时，待测光 学系统S出射到高精度平面反射镜82的是圆偏振平面波，高精度平面反射镜82将待测光 学系统S出射的圆偏振平面波反射后返回到测量系统。
[0052] 利用该第二实施例的测量装置测量无限远共轭光学系统的波像差的方法与前述 测量有限共轭光学系统的波像差的方法基本相同，所不同的仅仅是在步骤S1中，调整的是 高精度平面反射镜82的位置，使入射到平面反射镜82的圆偏振平面波沿原路返回。
[0053] 第二实施例
[0054] 图4为本发明的光学系统波像差测量装置的第二实施例的结构图，该实施例是用 于进行无限远共轭光学系统或透射平面波光学系统的波像差测量的测量装置。如图4所 示，相比于图1A所示的第一实施例，该测量装置中不包括第二准直透镜60。也就是说，在该 第二实施例的测量装置中，由1/4波片出射的圆偏振平面波直接出射到反射装置80,并经 反射装置80反射后返回。
[0055] 图5A和图5B是利用图4所示的光学系统波像差测量装置测量无限远共轭光学系 统波像差时的示意图，其中图5A显示的是用于测量待测光学系统和测量系统的整体波像 差，图5B显示的是用于标定测量系统本身的波像差。如图5A所示，在测量整体波像差时， 使用高精度球面反射镜81和待测光学系统S共同构成反射装置80,将待测光学系统S置 于1/4波片50和高精度球面反射镜81之间，并且，使高精度球面反射镜81的曲率中心与 待测光学系统S的后焦点重合。
[0056] 具体来说，利用该实施例的测量装置测量无限远共轭光学系统的波像差的方法包 括以下步骤：
[0057] S1、由所述待测光学系统S和高精度球面反射镜81组合构成所述反射装置80,将 待测光学系统S置于1/4波片50和高精度球面反射镜81之间，调整高精度球面反射镜81 的位置，使其曲率中心与待测光学系统S的后焦点重合，这样，圆偏振光经过高精度球面反 射镜81反射后沿原路返回，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的p偏振光的波像差 WT，该WT包含待测系统S的波像差和测量装置本身的系统误差。
[0058] S2、在不放置待测光学系统S时，由高精度平面反射镜82单独构成反射装置80,将 高精度平面反射镜82作为反射装置80,调整高精度平面反射镜82的位置，使圆偏振光经过 高精度平面反射镜82反射后沿原路返回，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的p偏 振光的波像差W s，该Ws为测量装置的系统误差。
[0059] S3、通过公式W = (WT_WS)/2计算得到待测光学系统S的波像差，其中W为待测光 学系统的波像差。
[0060] 也就是说，将步骤S1测得的波像差WT减去步骤S2测得的波像差Ws，再除以2,即 得到待测光学系统的波像差W。
[0061] 该第二实施例的测量装置还可用于透射平面波光学系统波像差测量。图6是利用 图4所示的光学系统波像差测量装置测量待测透射平面光学系统和测量系统的整体波像 差时的示意图。
[0062] 如图6所示，与图5A不同的是，使用高精度平面反射镜82替换图5中的高精度球 面反射镜81，即由高精度平面反射镜82和待测光学系统S构成反射装置80。此时，待测光 学系统S出射到高精度平面反射镜82的是圆偏振平面波，高精度平面反射镜82将待测光 学系统S出射的圆偏振平面波反射后返回到测量系统。
[0063] 利用该第二实施例的测量装置测量透射平面波光学系统的波像差的方法与前述 该实施例测量无限远共轭光学系统的波像差的方法基本相同，所不同的仅仅是在步骤S1 中，调整的是高精度平面反射镜82的位置，使入射到平面反射镜82的圆偏振平面波原路返 回。
[0064] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
【权利要求】
1. 一种光学系统波像差测量装置，用于测量待测光学系统的波像差，其特征在于，该 测量装置包括线偏振平面波发生源、1/2波片、偏振分光棱镜、1/4波片、反射装置以及夏 克-哈特曼波前传感器，其中， 所述线偏振平面波发生源用于产生线偏振平面波； 所述1/2波片用于将所述线偏振平面波转换后成为s偏振平面波； 所述偏振分光棱镜用于将经所述1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透 射来自所述1/4波片透射的p偏振光； 所述1/4波片用于将来自所述偏振分光棱镜的s偏振平面波转换成为圆偏振平面波， 以及将由来自所述反射装置的圆偏振平面波转换成为P偏振平面波； 所述反射装置用于使来自1/4波片的圆偏振平面波沿原路返回； 所述夏克-哈特曼波前传感器则用于测量入射到其上的P偏振光的波像差。
2. 如权利要求1所述的光学系统波像差测量装置，其特征在于，所述反射装置由光反 射元件构成，或者由光反射元件和待测光学系统组合而成，通过测量所述测量装置在包含 待测光学系统和不包含待测光学系统时入射到夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像 差来计算待测光学系统的波像差。
3. 如权利要求2所述的光学系统波像差测量装置，其特征在于，还包括光束调节机构， 其设置于所述反射装置与1/4波片之间。
4. 如权利要求2或3所述的光学系统波像差测量装置，其特征在于，通过公式W = (WT-WS)/2计算得到待测光学系统的波像差，其中W为待测光学系统的波像差，W T为所述测 量装置在包含待测光学系统时入射到夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差测量 值，W s为所述测量装置在不包含待测光学系统时入射到夏克-哈特曼波前传感器的p偏振 光的波像差测量值。
5. -种光学系统波像差测量方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的光学系统波 像差测量装置。
6. 如权利要求5所述的光学系统波像差测量方法，其特征在于，所述待测光学系统是 有限共轭光学系统，所述光学系统波像差测量装置在所述1/4波片与反射装置之间还设置 有第二准直镜，该测量方法包括如下步骤： 51、 由所述待测光学系统和球面反射镜组合构成所述反射装置，将待测光学系统置于 第二准直镜和球面反射镜之间，调节所述第二准直镜的焦点和所述待测光学系统的前焦点 重合，调整所述球面反射镜的曲率中心与待测光学系统的后焦点重合，测量入射到所述夏 克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W T ; 52、 由球面反射镜单独构成反射装置，调整所述球面反射镜的曲率中心和所述第二准 直镜的焦点重合，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W s ; 53、 通过公式W = (WT-WS)/2计算得到待测光学系统的波像差，其中W为待测光学系统 的波像差。
7. 如权利要求5所述的光学系统波像差测量方法，其特征在于，所述待测光学系统是 无限远共轭光学系统，所述光学系统波像差测量装置在所述1/4波片与反射装置之间还设 置有第二准直镜，该测量方法包括如下步骤： S1、由所述待测光学系统和平面反射镜组合构成所述反射装置，将待测光学系统置于 第二准直镜和平面反射镜之间，调节所述第二准直镜的焦点和所述待测光学系统的前焦点 重合，调整所述平面反射镜的位置以使入射到该平面反射镜的圆偏振平面波沿原路返回， 测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W T; 52、 由球面反射镜单独构成反射装置，调整所述球面反射镜的曲率中心和所述第二准 直镜的焦点重合，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W s ; 53、 通过公式W = (WT-WS)/2计算得到待测光学系统的波像差，其中W为待测光学系统 的波像差。
8. 如权利要求5所述的光学系统波像差测量方法，其特征在于，所述待测光学系统是 无限远共轭光学系统，该测量方法包括如下步骤： 51、 由所述待测光学系统和球面反射镜组合构成所述反射装置，将待测光学系统置于 1/4波片和球面反射镜之间，调节所述球面反射镜的曲率中心与待测光学系统的后焦点重 合，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W T ; 52、 由平面反射镜单独构成反射装置，调整所述平面反射镜的位置以使入射到该平面 反射镜的圆偏振平面波沿原路返回，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光 的波像差W s ; 53、 通过公式W = (WT-WS)/2计算得到待测光学系统的波像差，其中W为待测光学系统 的波像差。
9. 如权利要求5所述的光学系统波像差测量方法，其特征在于，所述待测光学系统是 透射平面波共轭光学系统，该测量方法包括如下步骤： 51、 由所述待测光学系统和平面反射镜组合构成所述反射装置，将待测光学系统置于 1/4波片和平面反射镜之间，调整所述平面反射镜的位置以使入射到该平面反射镜的圆偏 振平面波沿原路返回，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光的波像差W T ; 52、 由平面反射镜单独构成反射装置，调整所述平面反射镜的位置以使入射到该平面 反射镜的圆偏振平面波沿原路返回，测量入射到所述夏克-哈特曼波前传感器的P偏振光 的波像差W s ; 53、 通过公式W = (WT-WS)/2计算得到待测光学系统的波像差，其中W为待测光学系统 的波像差。
【文档编号】G01M11/02GK104101487SQ201410373440
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】卢增雄, 齐月静, 苏佳妮, 杨光华, 周翊, 王宇 申请人:中国科学院光电研究院