斐索激光干涉仪标准镜头及斐索激光干涉仪制造技术

本发明专利技术公开了一种斐索激光干涉仪标准镜头以及斐索激光干涉仪。该斐索激光干涉仪标准镜头包括：光阑及同轴设置的标准镜头主体，所述标准镜头主体包括面向所述光阑的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面上设置有中心对称的衍射环。本发明专利技术提供的斐索激光干涉仪标准镜头以及斐索激光干涉仪具有结构简单，成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学镜头设计领域，特别涉及一种斐索激光干涉仪标准镜头及斐索激光干涉仪。
技术介绍
斐索激光干涉仪主要用于元件的表面面形测量，它具有非接触、无损伤、精确度高等突出优点，目前，已成为光学元件检测的首选方式。标准参考镜是菲索激光干涉仪的重要组成部分，它将斐索激光干涉仪输出的平面波转化为一个高精度的球面波，用于球面元件的表面面形测量。光学元件表面面形测量原理如图1所示，斐索激光干涉仪标准镜头将干涉仪输出的平面波转变为球形波，同时将输出的激光分离为参考光束和测量光束两部分。标准镜头前端为光阑，用于限制通光孔径大小，中间部分用于产生需要的光焦度，并平衡标准镜头的像差；最后一个面称为参考面2，一般是一个消球差的球面。参考面2大约将4％的激光反射回干涉仪，形成参考波前。剩余的激光作为测量波前，照射至待测元件3。测量光线垂直穿过参考面2后，照射到待测元件3表面，经过元件3表面反射后，原路返回至参考面2，并再次垂直穿过参考面2，与参考波前共同被干涉仪内部探测器接收。由于测量波前携带了待测元件表面的面形信息，因此通过数据处理，可以得到元件的表面面形。标准镜头F数定义为标准镜头工作焦长除以入瞳口径。球面元件R数定义为球面半径除以通光孔径，半球形的元件其R数为0.5。利用斐索激光干涉仪测量元件表面面形时，只有标准镜头F数小于待测量元件R数，才能将待测量元件的通光口径测全。图2给出一款传统F数1.5标准镜头光学结构设计，该结构包括孔径光阑4、像差平衡与光焦度组分5和参考面6三部分。F数1.5标准镜头，在不使用非球面或者二元光学技术的前提下，至少需要3到4片元件，才能满足技术要求。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术存在的缺陷，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种斐索激光干涉仪标准镜头。所述斐索激光干涉仪标准镜头包括：光阑及同轴设置的标准镜头主体。所述标准镜头主体包括面向所述光阑的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面上设置有中心对称的衍射环。在一些实施例中，所述衍射环为菲涅耳衍射环。在一些实施例中，所述衍射环为不等间距的菲涅耳衍射环。在一些实施例中，所述第一表面为平面或球面。在一些实施例中，所述第二表面为凹面。在一些实施例中，所述光阑为孔径光阑。在一些实施例中，所述孔径光阑为一个做染黑处理的金属挡光片，所述金属挡光片的中心设置有通光孔。在一些实施例中，所述衍射环通过刻蚀方法得到。在一些实施例中，所述标准镜头主体的材料为熔石英光学玻璃。另一方面，本专利技术还提供了一种斐索激光干涉仪，所述斐索激光干涉仪包括如前所述的斐索激光干涉仪标准镜头。本专利技术的技术效果：本专利技术提供的斐索激光干涉仪标准镜头为一款基于二元光学技术制造的激光干涉仪标准镜头，结构简单，体积小。由于所述斐索激光干涉仪标准镜头只使用一片光学元件，不需要精密装调过程，这极大的降低了标准镜头的制作成本，具有良好的应用前景和经济效益。附图说明图1是光学元件表面面形测量原理图。图2是现有技术中斐索激光干涉仪标准镜头的结构示意图。图3为根据本专利技术一个实施例的斐索激光干涉仪标准镜头的结构示意图，其中第一表面为平面。图4为根据本专利技术一个实施例的斐索激光干涉仪标准镜头的结构示意图，其中第一表面为球面。图5为根据本专利技术一个实施例的斐索激光干涉仪标准镜头，第一表面刻蚀二元衍射环间距分布图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。参考图3和图4所示，是本专利技术提供的一种斐索激光干涉仪标准镜头100。所述斐索激光干涉仪标准镜头100包括：光阑10及同轴设置的标准镜头主体20。所述标准镜头主体20包括面向所述光阑10的第一表面201以及与所述第一表面201相对的第二表面202，所述第一表面201上设置有中心对称的衍射环。在一些实施例中，所述衍射环为菲涅耳衍射环。在一些实施例中，所述衍射环为不等间距的菲涅耳衍射环。如图5所示为根据本专利技术一个实施例的斐索激光干涉仪标准镜头，第一表面刻蚀二元衍射环间距分布图，图中示出了第一表面的位相周期随径向尺寸的变化。如图3所示的实施例中，所述第一表面201为平面。如图4所示的实施例中，所述第一表面201为球面。如图3和图4所示的实施例中，所述第二表面202为凹面。在一些实施例中，所述光阑10为孔径光阑。在一些实施例中，所述孔径光阑为一个做染黑处理的金属挡光片，所述金属挡光片的中心设置有通光孔。所述通光孔尺寸范围为25mm≤D≤106mm。在一些实施例中，所述衍射环通过刻蚀方法得到。在一些实施例中，所述标准镜头主体20的材料为熔石英光学玻璃。另一方面，本专利技术还提供了一种斐索激光干涉仪，所述斐索激光干涉仪包括如前所述的斐索激光干涉仪标准镜头100。以下结合附图3和附图4对本专利技术提供的斐索激光干涉仪标准镜头100和斐索激光干涉仪的工作原理作详细说明。如图3和图4所示，是本专利技术的实施例的一种斐索激光干涉仪标准镜头100，该斐索激光干涉仪标准镜头包括光阑10和同轴设置的标准镜头主体20。其中，所述光阑10为孔径光阑。斐索激光干涉仪发出激光，通过孔径光阑10滤过口径过大的部份，经过第一表面201(即二元光学表面)，形成球面波，球面波垂直照射第二表面202(即参考面)，一部分光经由第二表面202反射，返回到斐索激光干涉仪；另一部分球面波通过第二表面202到达待测元件，经由待测元件反射，将带有待测元件表面面形信息的光返回斐索激光干涉仪。孔径光阑10将斐索激光干涉仪射来的光束限制在规定的尺寸范围；其中孔径光阑10为一个作染黑处理的金属挡光片，其中心有通光孔。在本实施例中，所述通光孔为尺寸为4英寸的圆型孔径。所述标准镜头主体20的材料可选择透明光学材料，例如光学玻璃或塑料。本实施中所述标准镜头主体20的材料为熔石英光学玻璃。所述标准镜头主体20的第一表面201可为平面或者球面，可通过刻蚀方法，在所述第一表面201加工出不等间距的菲涅耳衍射环，称其为二元光学表面201。二元光学表面主要承担标准镜头所需的光焦度，并平衡光学系统像差，使光学系统的工作焦长满足F数要求，其焦长范围为200mm≤f≤1000mm。二元光学表面将产生一个理想的球面波，该球面波通过第二表面202，即参考面，提供参考波前，该参考面为凹面，其半径范围为100mm≤r≤500mm。本专利技术的技术效果：本专利技术提供的斐索激光干涉仪标准镜头为一款基于二元光学技术制造的激光干涉仪标准镜头，本专利技术通过在标准镜头入射面上刻蚀不等间距的菲涅耳衍射环，将平面波转换成理想的球面波，所产生的球面波垂直通过标准镜头参考面，照射到待测量元件上，实现元件面形检测。由于所述斐索激光干涉仪标准镜头只使用一片光学元件，不需要精密装调过程，这极大的降低了标准镜头的制作成本，具有良好的应用前景和经济效益。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种斐索激光干涉仪标准镜头，其特征在于，包括：光阑和同轴设置的标准镜头主体，所述标准镜头主体包括面向所述光阑的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面上设置有中心对称的衍射环。

【技术特征摘要】
1.一种斐索激光干涉仪标准镜头，其特征在于，包括：光阑和同轴设置的标准镜头主体，所述标准镜头主体包括面向所述光阑的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面上设置有中心对称的衍射环。2.根据权利要求1所述的斐索激光干涉仪标准镜头，其特征在于，所述衍射环为菲涅耳衍射环。3.根据权利要求1所述的斐索激光干涉仪标准镜头，其特征在于，所述衍射环为不等间距的菲涅耳衍射环。4.根据权利要求1所述的斐索激光干涉仪标准镜头，其特征在于，所述第一表面为平面或球面。5.根据权利要求1所述的斐索激光干涉仪标准镜头，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲艺，高松涛，苗二龙，隋永新，杨怀江，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22