【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于干涉测量领域，特别是一种点衍射干涉面形检测装置及检测方法。
技术介绍
1、随着科技的飞速发展，在大口径天文望远镜系统、惯性约束核聚变(icf)装置、同步辐射系统、引力波探测系统以及极紫外(euv)投影曝光系统等大科学工程中，对高精密光学元件的需求极为迫切。比如惯性约束核聚变装置icf中近千块米级光学元件，面形质量要求达到0.5nm rms；极紫外光刻物镜的面形质量要求更是达到0.1nm rms，这无疑给现代光学检测技术带来了极大的挑战。当前常规的商用干涉仪，以美国zygo公司生产的时域相移干涉仪为代表，检测精度一般在pv：λ/10-λ/20，主要是受限于标准镜面形的加工精度。因此超高精度的面形检测必须发展新的检测技术。绝对检验技术和点衍射干涉技术是实现超精密面形检测的两种主要方法。绝对检验技术是采用虚拟的数字基准应用于商用干涉仪，通过数值运算去除参考面误差，而实现绝对面形结果。
2、点衍射干涉仪采用亚微米级的针孔或者细径光纤衍射生成理想的参考波作为标准波来检测光学元件。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室开发了超高精度的光纤相移点衍射干涉测量系统用于极紫外光刻的光学元件面形检测，测量精度可至0.1nm rms，使用光纤点衍射除了高精度之外，还有两个显著优点：(1)系统装调和光纤对准相对简单；(2)针对不同反射率的被测面，条纹对比度可调。但是这些点衍射干涉测量技术所固有的缺点是通过pzt推动被测镜实现相移，使得系统结构复杂，对环境要求极为严格。
技术实现思路
1、针
2、本专利技术的技术解决方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种点衍射干涉面形检测装置，适用于球面镜的面形检测，包括：
4、光传输模块，被配置为一路光程可调光路和另一光程固定光路；
5、理想波前产生单元，用于接收所述光传输模块输出的两束光，并产生两束标准波前；
6、其特点在于，还包括位于所述光程可调光路上的可补偿光程差的相移器、分束镜(7)、放置在精密调节台(10)上的掩模板(9)；
7、所述两束标准波前透过分束镜(7)入射至待测球面镜(8)表面，经该待测球面镜表面反射后再次入射至所述分束镜(7)，经该分束镜(7)反射后，汇聚至掩模板(9)；
8、通过调整所述精密调节台(10)，使所述两束标准波前均通过所述掩模板(9)的透光区域，相互重叠产生干涉，通过移动所述相移器，获取多幅干涉图，从而得到系统误差ts；
9、通过调整所述精密调节台(10)，使所述两束标准波前中一束通过所述掩模板(9)的透光区域，另一束光通过通过所述掩模板(9)的滤波圆孔中心，通过移动所述相移器，获取多幅干涉图，从而得到面形分布tc；
10、通过计算干涉仪系统误差ts和面形分布tc，即得到待测球面镜面形分布t。
11、第二方面，本专利技术提供一种点衍射干涉面形检测装置，适用于平面镜的面形检测，包括：
12、光传输模块，被配置为一路光程可调光路和另一光程固定光路；
13、理想波前产生单元，用于接收所述光传输模块输出的两束光，并产生两束标准波前；
14、其特点在于，还包括位于所述光程可调光路上的可补偿光程差的相移器、分束镜(7)、放置在精密调节台(10)上的掩模板(9)和准直镜(13)；
15、所述两束标准波前透过分束镜(7)和准直镜(13)后，入射至待测平面镜(14)表面，经该待测平面镜表面反射后经准直镜(13)后，入射至所述分束镜(7)，经该分束镜(7)反射后，汇聚至掩模板(9)；
16、通过调整所述精密调节台(10)，使所述两束标准波前均通过所述掩模板(9)的透光区域，相互重叠产生干涉，通过移动所述相移器，获取多幅干涉图，从而得到系统误差ts；
17、通过调整所述精密调节台(10)，使所述两束标准波前中一束通过所述掩模板(9)的透光区域，另一束光通过通过所述掩模板(9)的滤波圆孔中心，通过移动所述相移器，获取多幅干涉图，从而得到面形分布tc；
18、通过计算干涉仪系统误差ts和面形分布tc，即得到待测球面镜面形分布t。
19、进一步，还包括探测器(11)，用于采集所述干涉条纹信息，并传输至数据处理单元(12)
20、数据处理单元(12)，与所述探测器(11)相连，用于对接收的所述干涉条纹信息进行处理。
21、优选的，在所述光程可调光路上和所述光程固定光路上分别设置有第一光强与偏振态调节器和第二光强与偏振态调节器。
22、优选的，所述第一光强与偏振态调节器和第二光强与偏振态调节器由光可调衰减器和偏振控制器组成，或者由一个可旋转的检偏器组成。
23、优选的，所述可补偿光程差的相移器为缠绕在柱状压电陶瓷上的单模光纤环，通过改变柱状压电陶瓷的驱动电压，拉伸单模光纤改变光程，或者通过压电陶瓷带动光纤耦合器改变光程。
24、优选的，所述的光源是激光器、发光二极管或者单色仪。
25、优选的，所述的分光器是光纤分束器。
26、优选的，所述的第一光强与偏振态调节器和第二光强与偏振态调节器的结构可以相同或者不同。
27、优选的，所述的相移器是改变光路光程的器件，有大行程位移台可补偿特殊光程差。
28、优选的，所述的理想波前产生单元是利用单模光纤或者亚微米级针孔产生高精度理想波前。
29、优选的，所述的分束镜是分光棱镜、或者一面镀有分光膜的玻璃平板。
30、优选的，所述的探测器是ccd、cmos、光电二极管阵列或具有光学面板的二维光电探测器阵列。
31、第三方面，本专利技术还提供一种点衍射面形测量仪检测光学元件面形的方法，其特点在于该方法包括以下步骤：
32、1)调节被测镜及微动调节台，使理想波前产生单元产生的两束光经过被测镜和分束器后通过掩模板的透光窗口内部，两束光相互叠加产生干涉，探测器采集干涉条纹信息；
33、2)调节第一光强与偏振态调节器和第二光强与偏振态调节器，使探测器采集到的干涉图的强度达到探测器饱和光强的0.6-0.9，干涉对比度达到0.6以上；通过所述的相移器进行相移，所述的探测器采集若干幅干涉图，按照相应的相移干涉相位提取算法计算得到干涉仪系统误差ts，ts中包含：光程可调光路输入理想波前产生单元产生标准波前经过被测镜后的相位分布b1，光程固定光路输入理想波前产生单元产生标准波前经过被测镜后的相位分布b1，以及两列波前分别通过掩模板透光窗口后的几何光程差l；因此ts可表示为
34、ts＝l+b1+b1。
35、3)利本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种点衍射干涉面形检测装置，适用于球面镜的面形检测，包括：
2.一种点衍射干涉面形检测装置，适用于平面镜的面形检测，包括：
3.根据权利要求1或2所述的点衍射干涉面形检测装置，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1或2所述的点衍射干涉面形检测装置，其特征在于，所述光传输模块包括光源，光源的输出光经分光器分为二路，即所述光程可调光路和光程固定光路；在所述光程可调光路上和所述光程固定光路上分别设置有第一光强与偏振态调节器和第二光强与偏振态调节器。
5.根据权利要求4所述的点衍射干涉面形检测装置，其特征在于，所述第一光强与偏振态调节器和第二光强与偏振态调节器由光可调衰减器和偏振控制器组成，或者由一个可旋转的检偏器组成。
6.根据权利要求4所述的点衍射干涉面形检测装置，其特征在于，所述光源是激光器、发光二极管或者单色仪；所述分光器是光纤分束器。
7.根据权利要求1或2所述的点衍射干涉面形检测装置，其特征在于，所述可补偿光程差的相移器为缠绕在柱状压电陶瓷上的单模光纤环，通过改变柱状压电陶瓷的驱动电压，拉伸单模光纤
8.根据权利要求1或2所述的点衍射干涉面形检测装置，其特征在于，所述探测器是CCD、CMOS、光电二极管阵列或具有光学面板的二维光电探测器阵列，所述分束镜是分光棱镜、或者一面镀有分光膜的玻璃平板；所述理想波前产生单元是利用单模光纤或者亚微米级针孔产生高精度理想波前。
9.利用权利要求1-8任一所述的点衍射干涉面形检测装置检测光学元件面形的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种点衍射干涉面形检测装置，适用于球面镜的面形检测，包括：
2.一种点衍射干涉面形检测装置，适用于平面镜的面形检测，包括：
3.根据权利要求1或2所述的点衍射干涉面形检测装置，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1或2所述的点衍射干涉面形检测装置，其特征在于，所述光传输模块包括光源，光源的输出光经分光器分为二路，即所述光程可调光路和光程固定光路；在所述光程可调光路上和所述光程固定光路上分别设置有第一光强与偏振态调节器和第二光强与偏振态调节器。
5.根据权利要求4所述的点衍射干涉面形检测装置，其特征在于，所述第一光强与偏振态调节器和第二光强与偏振态调节器由光可调衰减器和偏振控制器组成，或者由一个可旋转的检偏器组成。
6.根据权利要求4所述的点衍射干涉...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯鹏，李中梁，王向朝，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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