基于双五棱镜的准直光束检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种基于双五棱镜的准直光束检测装置，包括直线导轨、固定五棱镜、扫描五棱镜和光束接收处理子装置；其中，所述直线导轨的长度不小于待测准直光束的最大束宽；固定五棱镜放置在直线导轨的一端，用来反射准直光束边缘附近某个位置处的子光束，扫描五棱镜可沿直线导轨滑动，用来反射被测准直光束其他位置处的子光束；所述光束接收处理子装置同时接收并计算两个五棱镜反射所得子光束的波前斜率之差。本装置可有效补偿测量过程中环境振动和空气扰动引入的系统误差，从而提高准直光束的测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学检测
，具体涉及一种基于双五棱镜的准直光束检测 目.0
技术介绍
随着制造水平的进步，大口径光学元件向着更高精度、更大口径方向发展。大口径干涉仪系统是检测大口径光学元件面形误差的有效仪器。高精度干涉仪要求其准直光束具有很高的准直性，所以准直光束检测具有重要的意义。常规的准直光束检测方法有夏克-哈特曼法和剪切干涉法。其中，夏克-哈特曼法测量大口径准直光束时，需要一个特殊设计的口径相当的光学匹配系统；剪切干涉法需要一个口径至少与被测准直光束口径相当的高精度、高均匀性的剪切板，因此夏克-哈特曼法和剪切干涉法的检测成本非常高。专利ZL201120352084.7采用单个扫描五棱镜的方法测量大口径准直光束，利用五棱镜一维转角的不变性，将准直过程中的纵向调焦转化为横向对准，因此装置结构简单，实现成本较低，具有重要的应用价值。然而，在实际应用中由于环境振动和空气扰动的影响，使得被测准直光束波前和导轨之间的相对位置产生变化，从而引入了系统误差，降低了测量精度。现有技术(专利ZL201120352084.7)不能补偿该系统误差。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供了基于双五棱镜的准直光束检测装置，该装置可补偿系统误差，提高测量精度。本技术专利所采用的技术方案是:基于双五棱镜的准直光束检测装置，由直线导轨、固定五棱镜、扫描五棱镜和光束接收处理子装置组成。其中，所述直线导轨的长度不小于待测准直光束的最大束宽；固定五棱镜放置在直线导轨的一端，用来反射准直光束边缘附近某个位置处的子光束，扫描五棱镜可沿该直线导轨滑动，用来反射被测准直光束其他位置处的子光束；所述光束接收处理子装置同时接收并计算两个五棱镜反射所得子光束的波前斜率之差；扫描五棱镜由五棱镜和楔形镜组成，五棱镜两个直角边镀增透膜，第一个反射面镀高反膜，第二个反射面的反射率在50%和60%之间；所述楔形镜的主截面是一个直角三角形，其角度分别为90度、22.5度和67.5度，楔形镜直角三角形斜边对应的面与五棱镜的第二反射面胶合。与传统的夏克-哈特曼法和剪切干涉法的检测装置相比，本技术提供的装置成本低，测量空间范围大。与现有的单个扫描五棱镜方法(专利ZL201120352084.7)相比，本技术提供的装置可有效补偿测量过程中环境振动和空气扰动引入的系统误差，测量精度较高。 【附图说明】图1为本技术的准直光束检测装置的实施例的示意图；图2为本技术的扫描五棱镜的示意图；图3为本技术的光束接收处理子装置的示意图。图中:I为激光器，2为聚焦透镜，3为准直透镜，4为直线导轨，5为固定五棱镜、6为扫描五棱镜(6-a为五棱镜，6-b为楔形镜)，7为成像透镜和8为(XD。【具体实施方式】图1为本技术的准直光束的检测装置的结构示意图。请参考图1，本实施例中，待测准直光束为紫外激光光束，产生该紫外激光光束的装置包括依次设置的激光器1、聚焦透镜2和准直透镜3。激光器I输出的光束被聚焦透镜2聚焦，经准直透镜3准直后得到准直光束，聚焦透镜2的后焦点与准直透镜3的前焦点重合，该准直透镜3为大口径物镜。其中，所述激光器I的波长为355nm，功率大于20mw。大口径准直物镜3的口径为610mm，焦距为3000mm;其F数(焦距与口径之比)约为4.9，聚焦透镜2的F数小于大口径准直物镜3的F数。本实施例中，准直光束的检测装置包括直线导轨4、固定五棱镜5、扫描五棱镜6、成像透镜7和CXD 8。其中，所述直线导轨4设置于待测准直光束的光路中，且该直线导轨垂直于准直光束的照射方向设置(即垂直于大口径准直物镜3的光轴)。本实施例中，光束照射方向定为X方向，直线导轨4方向设置为Z方向。所述直线导轨4的长度不小于待测准直光束的最大束宽。固定五棱镜5设置于所述直线导轨4上，固定在导轨远离CXD的一端，它能反射准直光束边缘附件的子光束，反射光透过扫描五棱镜6和成像透镜7，到达CCD 8。扫描五棱镜6在直线导轨4上滑动，在每一个滑动位置，它将反射准直光束在该位置处的子光束，反射光透过成像透镜7，到达CCD 8。扫描五棱镜6的主截面如图2所不，它是由五棱镜6_a和楔形镜6_b组成，五棱镜6-a的两个直角边镀增透膜，第一个反射面镀高反膜，第二个反射面的反射率在50%和60%之间。楔形镜6-b的主截面是一个直角三角形，其角度分别为90度、22.5度和67.5度。直角三角形斜边对应的面与五棱镜6-a的第二反射面胶合。成像透镜7和CXD 8组成的光束接收处理子装置如图3所示，成像透镜7和CXD8同轴设置，且CXD 8位于成像透镜7的焦平面处，成像透镜7的焦距为f，(XD记录下由固定五棱镜5和扫描五棱镜6反射的两个子光束的焦斑，能量小的光斑为固定五棱镜5反射得到子光束对应的光斑，能量大的光斑为扫描五棱镜6反射得到子光束对应的光斑，两光斑中心位置的相对位移为d，则扫描五棱镜6反射得到子光束的斜率与固定五棱镜5反射得到子光束的斜率之差为d/f。由于环境振动和空气扰动的影响，两个光斑的中心位置都会随着时间沿着相同方向漂移，但是两个光斑中心的相对位置基本保持恒定。这就说明了利用双五棱镜方法可以补偿环境振动和空气扰动引入的系统误差。上述的装置中，五棱镜边长大于10mm，扫描五棱镜6沿直线导轨4每次移动的距离小于10mm。固定五棱镜5和扫描五棱镜6的主截面的中心高度与大口径准直物镜3的光轴高度平齐。经过大口径准直物镜3之后的准直光束在照射到五棱镜5上之后，经过两次反射后垂直转向由光束出射面出射，接着透过扫描五棱镜6，到达光束接收处理子装置。同时，准直光束照射到扫描五棱镜6上后，经过两次反射后垂直转向由光束出射面出射，到达光束接收处理子装置。扫描五棱镜6沿着直线导轨4扫描整个准直光束的束宽，即可依次获得整个准直光束该维度的斜率分布，通过积分计算就可以得到准直光束在该维度上的波前分布。由于上述的实施例中，激光器为紫外激光器，产生的待测准直光束也为紫外光束，故五棱镜和成像透镜均需要采用紫外透过率较高的材料，例如融石英；CCD 8也需要是紫外响应增强型的，尤其在355nm附近波段的响应增强。【主权项】1.基于双五棱镜的准直光束检测装置，其特征在于，包括直线导轨、固定五棱镜、扫描五棱镜和光束接收处理子装置；其中，所述直线导轨的长度不小于待测准直光束的最大束宽；固定五棱镜放置在直线导轨的一端，用来反射准直光束边缘附近某个位置处的子光束，扫描五棱镜可沿该直线导轨滑动，用来反射被测准直光束其他位置处的子光束；所述光束接收处理子装置同时接收并计算两个五棱镜反射所得子光束的波前斜率之差；所述扫描五棱镜由五棱镜和楔形镜组成，五棱镜两个直角边镀增透膜，第一个反射面镀高反膜，第二个反射面的反射率在50%和60%之间；所述楔形镜的主截面是一个直角三角形，其角度分别为90度、22.5度和67.5度，楔形镜直角三角形斜边对应的面与五棱镜的第二反射面胶合。【专利摘要】本技术提供一种基于双五棱镜的准直光束检测装置，包括直线导轨、固定五棱镜、扫描五棱镜和光束接收处理子装置；其中，所述直线导轨的长度不小于待测准直光束的最大束宽；固定五棱镜放置在直线导轨的一端，用来反射准直光束边缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于双五棱镜的准直光束检测装置，其特征在于，包括直线导轨、固定五棱镜、扫描五棱镜和光束接收处理子装置；其中，所述直线导轨的长度不小于待测准直光束的最大束宽；固定五棱镜放置在直线导轨的一端，用来反射准直光束边缘附近某个位置处的子光束，扫描五棱镜可沿该直线导轨滑动，用来反射被测准直光束其他位置处的子光束；所述光束接收处理子装置同时接收并计算两个五棱镜反射所得子光束的波前斜率之差；所述扫描五棱镜由五棱镜和楔形镜组成，五棱镜两个直角边镀增透膜，第一个反射面镀高反膜，第二个反射面的反射率在50％和60％之间；所述楔形镜的主截面是一个直角三角形，其角度分别为90度、22.5度和67.5度，楔形镜直角三角形斜边对应的面与五棱镜的第二反射面胶合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建程，侯园园，陈曌，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33