本实用新型专利技术是关于一种微孔衍射波前质量的测量装置，是采用夏克-哈特曼波前传感器法进行微孔衍射波前质量的测量。其通过高精度平面参考波前实现夏克-哈特曼波前传感器的高精度标定，再根据高精度系统误差的标定结果进行微孔衍射波前形状的精确测量，将微孔衍射波前形状与最佳参考球比较便可求得微孔衍射波前的偏差，只需要在标定装置的基础上直接加入聚焦物镜和微孔，便可实现微孔衍射波前质量的测量，操作简便，引入的系统误差较小且容易实现系统误差的高精度标定。其中微孔板引入的球差可通过聚焦物镜进行补偿，并且通过调整夏克-哈特曼波前传感器到微孔的距离便可实现不同数值孔径大小的衍射波前质量的快速高精度的测量。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于光学测量
,特别是涉及一种进行波前的高精度测量的微孔衍射波前质量的测量装置。
技术介绍
随着半导体、航空航天等技术的发展，高精度光学元件的需求和应用越来越广。纳米/亚纳米精度的光学元件在光刻投影物镜、X射线显微镜、重力波探测用迈克尔逊干涉仪等研究领域具有极为重要的作用。因此，发展超高精度面形检测技术是实现这些领域中高精度光学元件成功应用的重要保证。普通商业菲索干涉仪和泰曼-格林干涉仪由于受参考元件的限制，其检测精度不高。点衍射干涉仪(PDI)作为目前面形绝对测量领域中精度最高的设备，是解决超高精度光学元件面形检测的重要方法，同时，PDI也是高精度系统集成装调中系统波像差高精度检测的重要设备。微孔衍射波前质量是影响点衍射干涉仪测量精度的一个重要因素。专利号ZL201110129360.8名称为“可见光点衍射干涉仪中参考球面波偏差检测装置与方法”的专利技术专利介绍了一种采用剪切干涉的方法进行微孔衍射波前偏差的测量技术。它是采用两个完全一致的微孔衍射产生的两个近于理想的球面波进行剪切干涉，从而获得单个微孔衍射产生的球面波前的偏差。其中两个微孔由光栅±1级光照明。会聚光束经过光栅后，其±1级光将会引入彗差，小孔对彗差的滤除效果不是特别理想，光栅零级的能量也会从两个小孔中泄露。另外，由于两个小孔之间的间距会给测量结果中引入彗差，探测器的倾斜会给测量结果中引入像散，因此，需要对这两个系统误差进行标定。文章《Extreme-ultravioletphase-shiftingpoint-diffractioninterferometerawave-frontmetrologytoolwithsub-angstromreference-waveaccuracy》(ApplOpt,1999,38(35):7252-7263)详细描述了上述系统误差的标定方法，前者的标定比较容易，而后者则由于探测器的倾斜难以精确测量，标定难度较大。文章《点衍射干涉仪系统误差标定》(光学学报,2013,33(7):0712003)采用迈克尔孙干涉仪结构，由分光棱镜和平面镜来实现两个微孔照明光束的独立控制，避免了光栅引入误差，但还是存在双孔间距引入彗差和探测器倾斜引入像散的问题，且后者较难去除。采用夏克-哈特曼波前传感器法进行有限远共轭距光学系统波像差测量时，准直物镜和夏克-哈特曼波前传感器系统误差的高精度标定是实现高精度系统误差测量的关键。通过微孔衍射产生高质量的球面波是实现准直物镜和夏克-哈特曼波前传感器系统误差高精度标定的重要前提。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种新的微孔衍射波前质量的测量装置，使其采用夏克-哈特曼波前传感器法进行微孔衍射波前质量的测量，通过高精度平面参考波前实现夏克-哈特曼波前传感器的高精度标定，再根据高精度系统误差的标定结果进行微孔衍射波前形状的精确测量，将微孔衍射波前形状与最佳参考球比较求得微孔衍射波前的偏差，只需要在标定装置的基础上直接加入聚焦物镜和微孔便可实现微孔衍射波前质量的测量，操作简便，与剪切干涉法测量相比，引入的系统误差较小并且容易实现系统误差的高精度标定。本技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本技术提出的一种微孔衍射波前质量的测量装置，用于测量微孔衍射波前的质量，所述装置包括依次设置的高精度平面波生成器、聚焦物镜、微孔板、可变光阑和夏克-哈特曼波前传感器，所述高精度平面波生成器产生的高精度平面参考波前经所述聚焦物镜后在所述聚焦物镜的焦平面上得到一个微小的艾里斑，所述微孔板设置于所述聚焦物镜的焦平面，且所述微孔板的微孔位于所述聚焦物镜的焦点处，所述艾里斑在经所述微孔衍射后产生一个近于理想的球面波，所述球面波经所述可变光阑到达所述夏克-哈特曼波前传感器，被所述夏克-哈特曼波前传感器中的微透镜阵列聚焦在探测器上形成光斑阵列，根据所述光斑阵列(803)的位置信息通过图像处理能够获得所述微孔板衍射产生的所述球面波波前的强度和相位信息。本技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的微孔衍射波前质量的测量装置，其中所述聚焦物镜是能够补偿所述微孔板的厚度引入的球差的具备球差补偿功能的物镜。前述的微孔衍射波前质量的测量装置，其所述微孔板包括玻璃基底和金属涂覆层，所述金属涂覆层覆盖于所述玻璃基底一侧的表面上，所述微孔形成于所述金属涂覆层上，穿过所述金属涂覆层显露出所述玻璃基底，所述金属涂覆层的厚度应足以对所述微孔之外的光波起到屏蔽作用，所述微孔的直径要足够小。前述的微孔衍射波前质量的测量装置，其中所述高精度平面波生成器和所述夏克-哈特曼波前传感器组成系统误差的标定单元，当所述高精度平面波生成器产生的所述高精度平面参考波前直接照射到所述夏克-哈特曼波前传感器时，被所述夏克-哈特曼波前传感器中的微透镜阵列聚焦在探测器上形成参考光斑阵列，所述参考光斑阵列的位置信息是作为微孔衍射波前质量测量的参考进行系统误差的标定。本技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本技术一种微孔衍射波前质量的测量装置至少具有下列优点及有益效果：本技术采用夏克-哈特曼波前传感器法进行微孔衍射波前质量的测量，通过高精度平面参考波前实现夏克-哈特曼波前传感器的高精度标定，再根据高精度系统误差的标定结果进行微孔衍射波前形状的精确测量，将微孔衍射波前形状与最佳参考球比较求得微孔衍射波前的偏差，只需要在标定装置的基础上直接加入聚焦物镜和微孔便可实现微孔衍射波前质量的测量，操作简便，与剪切干涉法测量相比，引入的系统误差较小并且容易实现系统误差的高精度标定。其中微孔板引入的球差可通过聚焦物镜进行补偿，从而可以消除波前偏差计算中的误差。并且通过调整夏克-哈特曼波前传感器到微孔的距离便可实现不同数值孔径大小的衍射波前质量的快速高精度的测量。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。附图说明图1是进行夏克-哈特曼波前传感器高精度标定的原理示意图。图2A及图2B是夏克-哈特曼波前传感器高精度标定时形成的参考光斑阵列的示意图。图3是本技术微孔衍射波前质量的测量装置的原理示意图。图4是本技术产生近于理想球面波的微孔板结构的示意图。图5A及图5B是本技术微孔衍射球面波经夏克-哈特曼波前传感器后所形成的光斑阵列的示意图。图6是本技术微孔衍射波前偏差计算的原理示意图。10：高精度平面波生成器20：高精度平面参考波前30：聚焦物镜50：微孔板501：玻璃基底502：金属涂覆层503：微孔60：微孔衍射球面波70：可变光阑80：夏克-哈特曼波前传感器801：微透镜阵列802：探测器具体实施方式为更进一步阐述本技术为达成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微孔衍射波前质量的测量装置，用于测量微孔衍射波前的质量，其特征在于：所述装置包括依次设置的高精度平面波生成器(10)、聚焦物镜(30)、微孔板(50)、可变光阑(70)和夏克‑哈特曼波前传感器(80)，所述高精度平面波生成器(10)产生的高精度平面参考波前(20)经所述聚焦物镜(30)后在所述聚焦物镜(30)的焦平面上得到一个微小的艾里斑(40)，所述微孔板(50)设置于所述聚焦物镜(30)的焦平面，且所述微孔板(50)的微孔(503)位于所述聚焦物镜(30)的焦点处，所述艾里斑(40)在经所述微孔(503)衍射后产生一个近于理想的球面波(60)，所述球面波(60)经所述可变光阑(70)到达所述夏克‑哈特曼波前传感器(80)，被所述夏克‑哈特曼波前传感器(80)中的微透镜阵列(801)聚焦在探测器(802)上形成光斑阵列(803)，根据所述光斑阵列(803)的位置信息通过图像处理能够获得所述微孔板(50)衍射产生的所述球面波(60)波前的强度和相位信息。
【技术特征摘要】
1.一种微孔衍射波前质量的测量装置，用于测量微孔衍射波前的质
量，其特征在于：所述装置包括依次设置的高精度平面波生成器(10)、聚
焦物镜(30)、微孔板(50)、可变光阑(70)和夏克-哈特曼波前传感器(80)，
所述高精度平面波生成器(10)产生的高精度平面参考波前(20)经所述
聚焦物镜(30)后在所述聚焦物镜(30)的焦平面上得到一个微小的艾里
斑(40)，所述微孔板(50)设置于所述聚焦物镜(30)的焦平面，且所述
微孔板(50)的微孔(503)位于所述聚焦物镜(30)的焦点处，所述艾里
斑(40)在经所述微孔(503)衍射后产生一个近于理想的球面波(60)，
所述球面波(60)经所述可变光阑(70)到达所述夏克-哈特曼波前传感器
(80)，被所述夏克-哈特曼波前传感器(80)中的微透镜阵列(801)聚焦
在探测器(802)上形成光斑阵列(803)，根据所述光斑阵列(803)的位
置信息通过图像处理能够获得所述微孔板(50)衍射产生的所述球面波(60)
波前的强度和相位信息。
2.根据权利要求1所述的微孔衍射波前质量的测量装置，其特征在于
其中所述聚焦物镜(30)是能够补偿...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢增雄，梅东滨，齐月静，孟庆宾，刘广义，齐威，苏佳妮，周翊，王宇，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11
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