用于光学元件加工质量在线检测的光纤干涉共焦系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于光学元件加工质量在线检测的光纤干涉共焦系统，系统采用光纤器件将白光干涉系统和激光共焦系统进行了共光路集成，以实现光学元件多参数同步在线检测。其中，使用光延迟线和压电陶瓷相结合的光程调整方法以迅速定位干涉位置并实现轴向扫描；将CCD相机和多孔环带滤波器插件等器件以空间光路的形式集成于测量探头，可实现白光干涉全场测量以及激光共焦高分辨率测量；集成测量探头驮载于五维运动台上，可实现测量探头的高自由度位姿调整。本发明专利技术系统具有尺寸小、结构紧凑、抗干扰能力强等特点，测量探头与系统主体装置分离且空间距离可灵活调整，无需调整待测光学元件位置，对于大口径光学元件加工质量的在线检测具有很大的优势。

Optical fiber interference confocal system for on-line inspection of optical component processing quality

The invention discloses a method for fiber optic interferometric confocal optical components processing quality on-line detection system, using optical fiber devices will be white light interference system and laser scanning confocal system for common path integration, to achieve synchronous online multi parameter detection by optical element. Among them, to quickly locate the interference position and realize axial scanning using optical path adjustment method of optical delay line pressure and piezoelectric ceramic combination; CCD camera and porous filter plug-in device with ring optical form integrated measuring probe, can realize white light interferometry and laser confocal measurement of the high resolution measurement; integrated measuring probe to carry five motion platform, can achieve a high degree of freedom measuring probe pose adjustment. The system of the invention has the characteristics of small size, compact structure, strong anti-interference ability, measuring probe and system main device isolation and spatial distance can be flexibly adjusted, no need to adjust the position of the optical element to be measured, has a great advantage for online large aperture optical components processing quality detection.

【技术实现步骤摘要】
用于光学元件加工质量在线检测的光纤干涉共焦系统
本专利技术属于光学、电子技术、精密机械、显微摄像等多学科交叉的前沿研究领域，具体涉及一种用于光学元件加工质量在线检测的光纤干涉共焦系统。
技术介绍
大口径光学元件对现代信息科学具有极为重要的意义。随着加工精度的不断发展，大口径光学元件的加工精度不断提高，其形状精度需要达到与光波长相同或者更高量级，表面粗糙度Ra值小于光波长的1/10，也就是处于亚微米或纳米水平；另一方面，由于大口径光学元件的面形参数往往处于宏观尺度，这要求测试系统在测量中能够兼顾大范围和高精度测量。大口径光学元件的高精度检测包括表面面形、粗糙度和亚表面损伤三个参数，其中表面粗糙度和亚表面损伤是全面评价表面质量的两个参数。从目前的测量方法看，光学元件的质量检测仍以光学方法为主。随着以白光扫描干涉术为代表的一系列光学技术及装置的迅速发展，越来越多的商业化白光干涉仪被应用到这类测量中，一些针对大范围测量的研究更揭示了白光扫描干涉术应用于这一领域的巨大潜力。白光干涉仪包括光源、干涉系统、扫描工作台、显微物镜和CCD，主要是利用垂直位移台完成垂直扫描过程；压电陶瓷驱动扫描工作台从本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于光学元件加工质量在线检测的光纤干涉共焦系统，其特征在于，包括光源切换装置、白光干涉装置、激光共焦装置，计算机(10)以及分别与计算机连接的CCD相机(13)和光电探测器(14)；其中，光源切换装置包括宽带光源(1)、激光光源(2)、第一光纤隔离器(3)、第二光纤隔离器(4)和2×1光纤耦合器(5)；白光干涉装置包括2×2光纤耦合器(6)、第一光纤准直器(7)、第二光纤准直器(8)、带宽分光棱镜(9)和显微物镜(11)；激光共焦装置包括2×2光纤耦合器(6)、第一光纤准直器(7)、带宽分光棱镜(9)和显微物镜(11)；所述白光干涉装置和激光共焦装置采用共光路结构，对同一检测区域实现多参数同步...

【技术特征摘要】
1.用于光学元件加工质量在线检测的光纤干涉共焦系统，其特征在于，包括光源切换装置、白光干涉装置、激光共焦装置，计算机(10)以及分别与计算机连接的CCD相机(13)和光电探测器(14)；其中，光源切换装置包括宽带光源(1)、激光光源(2)、第一光纤隔离器(3)、第二光纤隔离器(4)和2×1光纤耦合器(5)；白光干涉装置包括2×2光纤耦合器(6)、第一光纤准直器(7)、第二光纤准直器(8)、带宽分光棱镜(9)和显微物镜(11)；激光共焦装置包括2×2光纤耦合器(6)、第一光纤准直器(7)、带宽分光棱镜(9)和显微物镜(11)；所述白光干涉装置和激光共焦装置采用共光路结构，对同一检测区域实现多参数同步检测；宽带光源(1)、激光光源(2)、第一光纤隔离器(3)、第二光纤隔离器(4)、2×1光纤耦合器(5)、光电探测器(14)、2×2光纤耦合器(6)、第一光纤准直器(7)和第二光纤准直器(8)之间均采用单模光纤进行连接；第一光纤准直器(7)和第二光纤准直器(8)相对设置于带宽分光棱镜(9)两侧的透射光轴上，管镜镜组(12)和显微物镜(11)分别设置于带宽分光棱镜(9)两侧的反射光轴上，CCD相机(13)位于管镜镜组(12)焦点位置，CCD相机(13)通过管镜镜组(12)采集白光干涉图像，光电探测器(14)用于探测激光共焦信号，上述器件均以空间光路集成于一个测量探头中。2.根据权利要求1所述的用于光学元件加工质量在线检测的光纤干涉共焦系统，其特征在于，白光干涉装置采用Mach-Zehnder结构，在其参考光路中依次设置了光纤环形器(17)、光延迟线(18)、第三光纤准直器(19)、反射镜(20)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨树明，张国锋，薛兴昌，杨新宇，杨林林，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61