一种对非球面的光学元件进行干涉测试的方法及系统技术方案

本发明专利技术揭示了一种对非球面的光学元件进行干涉测试的方法和系统，在反射中，由横向位于共路干涉仪光轴上的衍射元件形成两个衍射光束(具有不同的衍射级项)。第一衍射光束保持了照射到衍射元件上的波阵面，第二衍射光束具有与被测表面相对应的波阵面。第一衍射光束可以被猫眼装置中的表面反射，第二衍射光束可以被共聚焦平面的表面反射。待测的表面可以被调整来平衡反射到表面的第一衍射光束和第二衍射光束的强度。

【技术实现步骤摘要】
一种对非球面的光学元件进行干涉测试的方法及系统
本专利技术涉及一种对非球面的光学元件进行干涉测试的方法及系统，尤其涉及一种测试具有共路干涉的、由测试和参考光束多次透射的衍射光学元件的方法，属于光电

技术介绍
激光干涉仪通常被用来测量高精度光学元件的表面形状。这个测试方法使用一个参考光束(通常具有一个正常的球形波阵面)干涉一个测试光束(通常具有一个与被测表面匹配的波阵面)。为了使一个球形被测系统或一个不规则平面被测系统具有特征，测试光束的波阵面可以简便地产生。然而，为了测试非球面，产生一个合适的测试光束还是有难度的。用来产生一个测试光束、使非球面或无规则被测系统具有特征的一个方法是使用一个计算机再现全息图。计算机再现全息图可以用来产生一个任意的波阵面(波阵面斜度的范围由于光的衍射和计算机再现全息图的制造和性能而被限制在一个范围内)。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提出一种对非球面的光学元件进行干涉测试的方法及系统。本专利技术的设想来源于我们了解到测试非球面(例如非球面表面或者是一个不规则的表面)的测试光束和参考光束，可以通过干涉仪中的相同的单个计算机再现全息图元素来产生，在干涉仪中，其测试光束和参考光束不仅是同轴的，而且在空间上也是相似的，因此形成了一个单臂的非球面的测试干涉仪。在一个方案中，为了达到这样的效果，测试光束和参考光束可以作为计算机再现全息图中入射光束的不同衍射指令来照明这个计算机再现全息图。因此产生了一类新颖的具有衍射元件的干涉仪及其光学表面测试的方法。本专利技术的目的将通过以下技术方案得以实现：一种对非球面的光学元件进行干涉测试的方法，该方法包括：反射第一光束和第二光束，由具有入射波阵面的入射光的衍射元件形成，沿着光轴由被测系统照射到衍射元件上，形成第一反射光束和第二反射光束，其中，与第一反射光束相对应的第一波阵面的特性与入射光波阵面的特性相似；与第二反射光束相对应的第二波阵面的特性包括入射波阵面的特性，通过被测系统的入射光束相交进行调整；根据光学数据，通过使用一个控制单元包括数据处理回路测定被测系统的非球面数据，所述光学数据由同轴传输的第一反射光束和第二反射光束形成的辐照度分布得到。优选的，上述的方法，其中：所述反射包括反射第一光束和第二光束，与入射光束衍射元件形成的不同衍射级项相对应。优选的，上述的方法，其中：所述反射包括反射来自被测系统的猫眼结构的第一光束，以及反射来自被测系统的共聚焦装置的第二光束。优选的，上述的方法，其中：所述反射包括将第一光束反射到与被测系统相交的第一点上，还包括将第二光束反射到衍射元件与第一点之间的第二点上。优选的，上述的方法，其中：所述反射包括将第一光束反射到与被测系统相交的第一点上，还包括将第二光束反射到第二点上，第一点位于衍射元件与第二点之间。优选的，上述的方法，其中：所述反射包括将具有球形波阵面的第一光束反射，还包括将具有与被测系统数据相对应的波长的第二光束反射。优选的，上述的方法，其中：所述反射包括在第一光束和第二光束与被测系统相交后，将第一光束和第二光束传输通过衍射元件。优选的，上述的方法，其中：所述反射包括将入射光穿过衍射元件，并形成所述第一光束和第二光束。优选的，上述的方法，其中：所述反射包括将入射光束反射到衍射元件，并形成所述的第一光束和第二光束。优选的，上述的方法，其中：所述测定包括在第一反射光束和第二反射光束和可调节的光学衍射元件间引入一个相移。优选的，上述的方法，其中：还包括调整衍射元件和控制单元，使第一光束和第二光束对应的衍射性能间的差异最小化，最终优化辐照度分布的可见度。优选的，上述的方法，其中：所述测定包括基于光学探测器得来的光学数据的测定。优选的，上述的方法，其中：还包括调整被测系统的空间分布，从而减弱第一反射光束和第二反射光束。优选的，上述的方法，其中：所述调整包括调整被测系统的空间分布，使第一反射光束的辐照强度与第二反射光束的辐照强度相匹配。优选的，上述的方法，其中：还包括在被测系统的一个区域涂上一层材料，使第一点附近的第一区域具有第一反射率，在第一区域外的第二区域具有第二反射率，其中，第一点是与第一光束相交的一个点，第一反射率和第二反射率是互相不同的。本专利技术的方案为非球面光学元件的干涉测试提供了一个方法。这个方法如上所述，包括反射被测系统的第一光束和第二光束(这是由一个来自具有入射波阵面的入射光束的衍射元件形成的，也就是沿着一个光轴入射到衍射元件)来形成符合特定标准的第一反射光束和第二反射光束。事实上，第一反射光束和第二反射光束的性质如下：(i)第一反射光束的波阵面特性与入射光束的波阵面特性相同，(ii)第二反射光束的光阵面特性包括了入射光束波阵面的特性，这束入射光是由上述被测系统的入射光调节得来的。第一光束和第二光束是在入射光照入衍射元件的过程中形成的，也可以是在入射光透过衍射元件而反射的过程中形成的。这个方法进一步包括使用包含一个特定程序处理器的控制单元，和一个干涉仪，通过同轴向传播第一反射光束和第二反射光束，来形成基于来自不同辐照度的光学数据的被测系统的一个非球面元件。反射的步骤可以包括第一光束和第二光束，这些光束与入射光束中衍射元件形成的两个不同衍射指令相对应。另外，它也可以包含反射来自猫眼被测系统的第一光束和来自共焦模型被测系统的第二光束。在一个具体的例子中，反射的步骤可以包括反射第一光束，将其聚焦到与被测系统光轴交叉的第一个点，反射第二光束与第二个点聚焦。一般情况下这两个点是不同的，可以位于第一光束和第二光束传播的轴上。在一个具体的例子中，第二个点位于衍射元件与第一个点之间。又或者，反射的步骤中可以包括反射具有球形波阵面的第一光束，和反射具有与被测系统相对应的波阵面的第二光束。另外，被测系统的空间分布反射的调整可以减弱第一反射光束和第二反射光束(举个例子，可以使第一反射光束和第二反射光束对应的辐射强度之间保持一个已知的差异)。在一个具体的例子中，调整被测系统的反射空间分布，来使第一反射光束辐射强度与第二反射光束辐射强度相匹配。本专利技术还提供一个共路干涉系统，该干涉系统包括：位于由物平面到入射平面的入射光束通路中的衍射元件，所述衍射元件的结构如下：(i)衍射元件与所述入射光束相交，形成与一级衍射相对应的第一光束；(ii)衍射元件与所述入射光束相交，形成与二级衍射相对应的第二光束；所述第一光束与光轴上的第一点相交，第二光束与光轴上的第二点相交，第一点和第二点互不相同。优选的，上述的共路干涉系统，其中：所述第一光束和第二光束沿着光轴传输，第一点和第二点位于这个光轴上。优选的，上述的共路干涉系统，其中：所述第二光束由一个反光镜反射，这个反射平面的位置与通过第二点的光轴垂直，形成所述干涉系统的参考光束，所述第一光束由所述反光镜反射，形成所述干涉系统的测试光束。优选的，上述的共路干涉系统，其中：所述反射表明是一个非球面，衍射元件的结构是为了在传输入射光的过程中产生第一光束和第二光束，第一光束具有与非球面匹配的第一波阵面，第二光束具有球面的第二波阵面。优选的，上述的共路干涉系统，其中：所述衍射元件用于传输。优选的，上述的共路干涉系统，其中：所述衍射元件用于反射。优选的，上述的共路干涉系统，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对非球面的光学元件进行干涉测试的方法，该方法包括：反射第一光束和第二光束，由具有入射波阵面的入射光的衍射元件形成，沿着光轴由被测系统照射到衍射元件上，形成第一反射光束和第二反射光束，其中，与第一反射光束相对应的第一波阵面的特性与入射光波阵面的特性相似；与第二反射光束相对应的第二波阵面的特性包括入射波阵面的特性，通过被测系统的入射光束相交进行调整；根据光学数据，通过使用一个控制单元包括数据处理回路测定被测系统的非球面数据，所述光学数据由同轴传输的第一反射光束和第二反射光束形成的辐照度分布得到。

【技术特征摘要】
2014.04.01 US 14/2420441.一种对非球面的光学元件进行干涉测试的方法，该方法包括：反射第一光束和第二光束，由具有入射波阵面的入射光的衍射元件形成，沿着光轴由被测系统照射到衍射元件上，形成第一反射光束和第二反射光束，其中，与第一反射光束相对应的第一波阵面的特性与入射光波阵面的特性相似；与第二反射光束相对应的第二波阵面的特性包括入射波阵面的特性，通过被测系统的入射光束相交进行调整；根据光学数据，通过使用一个控制单元包括数据处理回路测定被测系统的非球面数据，所述光学数据由同轴传输的第一反射光束和第二反射光束形成的辐照度分布得到；还包括调整被测系统的空间分布，从而减弱第一反射光束和第二反射光束。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反射包括反射第一光束和第二光束，与入射光束衍射元件形成的不同衍射级项相对应。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反射包括反射来自被测系统的猫眼结构的第一光束，以及反射来自被测系统的共聚焦装置的第二光束。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反射包括将第一光束反射到与被测系统相交的第一点上，还包括将第二光束反射到衍射元件与第一点之间的第二点上。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反射包括将第一光束反射到与被测系统相交的第一点上，还包括将第二光束反射到第二点上，第一点位于衍射元件与第二点之间。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反射包括将具有球形波阵面的第一光束反射，还包括将具有与被测系统数据相对应的波长的第二光束反射。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反射包括在第一光束和第二光束与被测系统相交后，将第一光束和第二光束传输通过衍射元件。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反射包括将入射光穿过衍射元件，并形成所述第一光束和第二光束。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反射包括将入射光束反射到衍射元件，并形成所述的第一光束和第二光束。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述测定包括在第一反射光束和第二反射光束和可调节的光学衍射元件间引入一个相移。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括调整衍射元件和控制单元，使第一光束和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晨，周丕轩，
申请(专利权)人：帝麦克斯苏州医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32