球面波前测试干涉仪高度传递函数测试装置及其测试方法
【专利摘要】球面波前测试干涉仪高度传递函数测试装置及其测试方法，属于光学测试领域，为解决现有技术无法对球面测试时干涉仪传递函数的测试问题，该测试装置及方法：安装干涉仪球面测试基准镜头在干涉仪主机上；打开移相式干涉仪主机和配套计算机电源开关；在干涉仪球面测试基准镜头的球心后面45°放置高度传递函数测试基准板使光路折转，在其后放置高精度球面反射镜，使其球心与干涉仪球面测试基准镜头的球心重合；在干涉仪主机上可获得高度传递函数测试基准板的图像，通过干涉仪主机测试采集相移图像将得到高度传递函数测试基准板的面形测试图，测试基准板的高度测试结果hi；基准板相应频域的高度值h0，则干涉仪高度测试传递函数值H=hi/h0。
【专利说明】球面波前测试干涉仪高度传递函数测试装置及其测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种球面波前测试干涉仪高度传递函数测试装置及其测试方法，属于光学测试领域。
【背景技术】
[0002]移相式光学波前测试干涉仪主要用于光学元件及系统的面形与波前测试。
[0003]干涉仪高度传递函数是表征干涉仪在不同空间频域段对高度偏差测量精度的评估函数，是评价其测试精度的主要指标之一。当被测试光学波面中含有中低频面形误差时，其测试精度将受制于干涉仪的高度传递函数，因此，对其高度传递函数的测评可以指导用户正确使用与合理选择干涉仪产品，确保测试数据的可靠性。
[0004]目前，国际上在此方面开展的工作主要是采用带有不同频域、同一高度的基准平板或台阶板，见图1，通过干涉仪对其干涉成像获得波面高度信息，由干涉仪主机I出射的光，一部分由测试参考平面镜2反射回来形成参考光，另一部分透过测试参考平面镜2后经高度传递函数测试基准板3反射后形成测试光，与参考光相干涉形成干涉图，经过相移算法进而计算出高度传递函数测试基准板3的面形测试图，即高度分布。通过这种方法可以实现对测试平面时干涉仪的高度传递函数测试。但对球面测试时干涉仪传递函数的测试不能直接应用。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术无法对球面测试时干涉仪高度传递函数的测试问题，本发明提供了球面波前测试干涉仪高度传递函数测试装置及其测试方法。
[0006]解决上述技术问题的技术方案是:
[0007]球面移相式干涉仪高度传递函数测试装置，其特征是，由移相式干涉仪主机出射的光经过球面测试基准镜头后形成球面波，在球面测试基准镜头的球心后45°放置高度传递函数测试基准板，光由高度传递函数测试基准板反射到高精度球面反射镜，再由高精度球面反射镜反射后原路返回至干涉仪主机与由球面测试基准镜头形成的参考光相干涉。
[0008]球面移相式干涉仪高度传递函数测试方法，包括以下步骤:
[0009]步骤一，安装干涉仪球面测试基准镜头在干涉仪主机上；
[0010]步骤二，打开移相式干涉仪主机和与其配套的计算机电源开关；
[0011]步骤三，在干涉仪球面测试基准镜头的球心后面45°放置高度传递函数测试基准板使光路折转，在其后放置高精度球面反射镜，使其球心与干涉仪球面测试基准镜头的球心重合；
[0012]步骤四，在干涉仪主机上可获得高度传递函数测试基准板的图像，通过干涉仪主机测试采集相移图像将得到高度传递函数测试基准板的面形测试图，测试基准板的高度测试结果hi ；
[0013]步骤五，建立计算模型，通过高度测试结果hi与基准板相应频域的高度值Iitl相比较，测得干涉仪高度测试传递函数值HzhiAv
[0014]球面移相式干涉仪高度传递函数测试装置，其特征是，由移相式干涉仪主机出射的光经过球面测试基准镜头后形成球面波，在球面测试基准镜头的球心后放置高精度球面透射镜头，光经过高精度球面透射镜头后透射到测试基准板反射后原路返回至干涉仪主机与由球面测试基准镜头形成的参考光相干涉。
[0015]球面移相式干涉仪高度传递函数测试方法，包括以下步骤:
[0016]步骤一，安装干涉仪球面测试基准镜头在干涉仪主机上；
[0017]步骤二，打开移相式干涉仪主机和与其配套的计算机电源开关；
[0018]步骤三，放置高精度球面透射镜头，使其焦点与球面测试基准镜头的球心重合、光轴一致，在高精度球面透射镜头后面将出射平行光；在高精度球面透射镜头后放置高度传递函数测试基准板；
[0019]步骤四，在干涉仪主机上可获得高度传递函数测试基准板的图像，通过干涉仪主机测试采集相移图像将得到高度传递函数测试基准板的面形测试图，测试基准板的高度测试结果hi ；
[0020]步骤五，建立计算模型，通过高度测试结果hi与基准板相应频域的高度值Iitl相比较，测得干涉仪高度测试传递函数值HzhiAv
[0021]本发明的有益效果是:在光路中放置高度传递函数测试基准板使光路折转，并通过高精度球面镜形成测试光路，或采用高精度球面波透射方式生成测试光路。参考光与测试光相干涉形成干涉图，通过计算干涉图实现对球面干涉仪的传递函数测试。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1:现有干涉仪平面波前测试传递函数原理图。
[0023]图2:本发明球面移相式干涉仪高度传递函数测试装置示意图。
[0024]图3:本发明另一球面移相式干涉仪高度传递函数测试装置示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0026]球面波测试干涉仪高度测试传递函数方法，由于测试球面波前时，对应制作带有多个频域微小高度差(35nm左右)的球面反射镜难度大，因此，采用平面测试基准板通过光路折转方式实现对球面波前测试时的干涉仪波前传递函数测试是一种简捷、高效方法。可根据实际情况需要和成本预算选择。
[0027]【具体实施方式】一:
[0028]如图2所示，球面移相式干涉仪高度传递函数测试装置，由移相式干涉仪主机I出射的光经过球面测试基准镜头4后形成球面波，在球面测试基准镜头4的球心后45°放置高度传递函数测试基准板3，光由高度传递函数测试基准板3反射到高精度球面反射镜5，再由高精度球面反射镜5反射后原路返回至干涉仪主机与由球面测试基准镜头4形成的参考光相干涉。
[0029]球面移相式干涉仪高度传递函数测试方法，包括以下步骤:
[0030]步骤一，安装干涉仪球面测试基准镜头4在干涉仪主机I上；[0031]步骤二，打开移相式干涉仪主机I和与其配套的计算机电源开关；
[0032]步骤三，在干涉仪球面测试基准镜头4的球心后面45°放置高度传递函数测试基准板3使光路折转，在其后放置高精度球面反射镜5，使其球心与干涉仪球面测试基准镜头4的球心重合；
[0033]步骤四，在干涉仪主机I上可获得高度传递函数测试基准板3的图像，通过干涉仪主机I测试采集相移图像将得到高度传递函数测试基准板3的面形测试图，测试基准板的高度测试结果hi ；
[0034]步骤五，建立计算模型，通过高度测试结果hi与基准板相应频域的高度值Iitl相比较，测得干涉仪高度测试传递函数值H=IliAv
[0035]【具体实施方式】二:
[0036]如图3所示，另一球面移相式干涉仪高度传递函数测试装置，包括移相式干涉仪主机1、测试基准板3、球面测试基准镜头4和高精度球面透射镜头6。
[0037]由移相式干涉仪主机I出射的光经过球面测试基准镜头4后形成球面波，在球面测试基准镜头4的球心后放置高精度球面透射镜头6，光经过高精度球面透射镜头6后透射到测试基准板3反射后原路返回至干涉仪主机I与由球面测试基准镜头4形成的参考光相干涉。
[0038]该球面移相式干涉仪高度传递函数测试方法，具体步骤与【具体实施方式】一类似，由于本测试方法各光学元件光轴在同一直线上，因此该方法包括以下步骤:
[0039]步骤一，安装干涉仪球面测试基准镜头4在干涉仪主机I上；
[0040]步骤二，打开移相式干涉仪主机I和与其配套的计算机电源开关；
[0041]步骤三，放置高精度球面透射镜头6，使其焦点与球面测试基准镜头4的球心重合、光轴一致，在镜头6后面将出射平行光；在镜头6后放置高度传递函数测试基准板3在干涉仪球面测试基准镜头4的球心后面45°放置高度传递函数测试基准板3使光路折转，在其后放置高精度球面反射镜5，使其球心与干涉仪球面测试基准镜头4的球心重合；
[0042]步骤四，在干涉仪主机I上可获得高度传递函数测试基准板3的图像，通过干涉仪主机I测试采集相移图像将得到高度传递函数测试基准板3的面形测试图，测试基准板的高度测试结果hi ；
[0043]步骤五，建立计算模型，通过高度测试结果hi与基准板相应频域的高度值Iitl相比较，测得干涉仪高度测试传递函数值H=IliAv
【权利要求】
1.球面移相式干涉仪高度传递函数测试装置，其特征是，由移相式干涉仪主机(I)出射的光经过球面测试基准镜头(4)后形成球面波，在球面测试基准镜头(4)的球心后45°放置高度传递函数测试基准板(3)，光由高度传递函数测试基准板(3)反射到高精度球面反射镜(5 )，再由高精度球面反射镜(5 )反射后原路返回至干涉仪主机(I)与由球面测试基准镜头(4)形成的参考光相干涉。
2.基于权利要求1的球面移相式干涉仪高度传递函数测试方法，其特征是，包括以下步骤: 步骤一，安装干涉仪球面测试基准镜头(4)在干涉仪主机(I)上； 步骤二，打开移相式干涉仪主机(I)和与其配套的计算机电源开关； 步骤三，在干涉仪球面测试基准镜头(4)的球心后面45°放置高度传递函数测试基准板(3)使光路折转，在其后放置高精度球面反射镜(5)，使其球心与干涉仪球面测试基准镜头(4)的球心重合； 步骤四，在干涉仪主机(I)上可获得高度传递函数测试基准板(3 )的图像，通过干涉仪主机(I)测试采集相移图像将得到高度传递函数测试基准板(3)的面形测试图，测试基准板的高度测试结果hi ； 步骤五，建立计算模型，通过高度测试结果hi与基准板相应频域的高度值Iitl相比较，测得干涉仪高度测试传递函数值H=IliAv
3.球面移相式干涉仪高度传递函数测试装置，其特征是，由移相式干涉仪主机(I)出射的光经过球面测试基准镜头(4)后形成球面波，在球面测试基准镜头(4)的球心后放置高精度球面透射镜头(6 )，光经过高精度球面透射镜头(6 )后透射到测试基准板(3 )反射后原路返回至干涉仪主机(I)与由球面测试基准镜头(4)形成的参考光相干涉。
4.基于权利要求3的球面移相式干涉仪高度传递函数测试方法，其特征是，包括以下步骤: 步骤一，安装干涉仪球面测试基准镜头(4)在干涉仪主机(I)上； 步骤二，打开移相式干涉仪主机(I)和与其配套的计算机电源开关； 步骤三，放置高精度球面透射镜头(6)，使其焦点与球面测试基准镜头(4)的球心重合、光轴一致，在高精度球面透射镜头(6)后面将出射平行光；在高精度球面透射镜头(6)后放置高度传递函数测试基准板(3)； 步骤四，在干涉仪主机(I)上可获得高度传递函数测试基准板(3 )的图像，通过干涉仪主机(I)测试采集相移图像将得到高度传递函数测试基准板(3)的面形测试图，测试基准板的高度测试结果hi ； 步骤五，建立计算模型，通过高度测试结果hi与基准板相应频域的高度值Iitl相比较，测得干涉仪高度测试传递函数值H=IliAv
【文档编号】G01M11/02GK103698108SQ201410016063
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】马冬梅, 张海涛, 孙鸽, 于杰 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所