一种马赫－曾德尔型剪切波面测量系统及其剪切波面测量方法，该系统包括：由入射平板、出射平板、固定底座、第一反射平板、第二反射平板、第三反射平板、第四反射平板、第一导轨、第二导轨、成像透镜、小孔和ＣＣＤ成像仪构成的干涉系统；提供精度保证的调整设备包括自准直平行光管、第一反射镜、激光准直光源、基准透反射镜、第二反射镜、光阑、第一五棱镜和第二五棱镜；控制处理系统包括压电控制器和计算机处理系统。本发明专利技术是一种适用于测量大口径，衍射极限下的波面，特别是适用于短相干长度的光源波面，可以进行移相处理，配有实时调整和标定的完整系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光波面的测量，特别是一种马赫一曾德尔型剪切波面测量系统及 其剪切波面测量方法。
技术介绍
光学衍射极限是光束受到孔径限制条件下能够达到的最小的发散度，此时光束 波面只具有0.3X左右的波面象差。剪切干涉法是一种方便精密的间接测量方法，通 过待测波面与自身复制面的干涉求得波面的变化率。在先技术可以利用双剪切干涉 方便直观地测量这样微小的波差。干涉测量中的移相方法是常用的提高测量精度的 手段，对双剪切干涉测量系统，如果引入移相方法，可以同时获得直观、高精度的 测量结果。目前的激光应用系统中，很多采用半导体激光器，相干长度小，采用干 涉方法测量时，需要两束相干光的光程相等。大口径光学元件的加工和检验难度较 高，是束缚测量大口径波面的重要因素。平板的加工是相对简单的，工艺上容易实 现，因此设计了一种基于平板结构、简便易行的大口径、可移相、剪切干涉的高精 度测量系统，实现大口径、宽光谱、高精度激光波面测量。在先技术 (M.V.R.K.Murty,，，The use of a single plane parallel plate as a lateral shearing interfereometerwith a visible gas laser source",Appl.Opt.3,531-534(1964》中所 描述的平行平板剪切干涉仪，利用平板的厚度和折射率，光束入射角产生剪切干涉 条纹。但是波差在一个波长以下，出现均匀视场，更小的波差无法辨别。在先技术(参见R.S.Sirohi and M.RKothiyal,"Dotible wedge plate shearing interferometer for collimation testing,，，Appl.Opt.26,4054-4056(1987))中所描述的是双 楔形平板的剪切测量干涉仪，利用两块楔角反向平行的楔形平板形成两组干涉条纹， 通过两组条纹的夹角或宽度差求出波面。检测精度是单楔板剪切的2倍。但是要比 较两幅干涉图，需提供参考或要求严格反向平行。由楔板决定的剪切波面与待测波 面无法分开，非等光程相干。因此只适用于相干长度长的光源探测。在先技术(参见G Li, M. Zhao, and J. Zhang,"Improved wedge-plate shearing interferometric technique for a collimation test,，，Appl.Opt.31,4363-4364(1992))中所描述 的是在先技术的改型，由一块楔形板的反射和透射代替两块反向平行的楔板， 形成两组剪切干涉条纹，不需要提供参考或调节两光楔严格反向平行。但是仍为非 等光程相干。在先技术(参见Yun Woo Lee, Hyun Mo Cho, In Won Lee, "half-aperture shearing interferometer for collimation testing", Opt.Eng.32(ll),2837-2840(1993))中所描述的是用两块挡板分别遮挡在先技术中反射透射光路的上下部分，使两组条 纹合并成一幅干涉图，相互参考方便比较。仍为非等光程相干。在先技术(参见专利20)2155049.2双剪切波面干涉测量仪)中所描述的是以 雅敏干涉仪为基础的分口径双楔板剪切干涉仪，利用两块平行板和四块楔形形成一 幅分口径的剪切干涉图。剪切量是同样厚度楔板的两倍，剪切量越大，可以准确测 得更小的波差。由系统直接得到分口径干涉图不需要实验过程中遮挡。为等光程相 干。但是对于大口径检测，分束需要大厚度平行板，制作困难。在先技术(参见专利公开1444023大口径波面干涉测量仪)中所描述的是以 马赫曾德干涉仪为基础的分口径双剪切干涉仪，利用两块透射平板，四块反射平板 形成一幅分口径的剪切干涉图，为等光程相干。但是，只能计算得出波面高度的信 息，不能恢复波面，进行计算机数字处理。同时没有提供调试精度的保证。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服上述已有技术的困难，提供一种马赫一曾德尔 型剪切波面测量系统及其剪切波面测量方法，该系统大口径、高精密、可移相、剪 切干涉波面测量，可以测量衍射极限波面，等光程相干，适用于短相干长度光源， 可采用移相方法，进行计算机数字图像处理。本专利技术的技术解决方案如下一种马赫一曾德尔型剪切波面测量系统，特征在于包括由入射平板、出射平板、固定底座、第一反射平板、第二反射平板、第三反射 平板、第四反射平板、第一导轨、第二导轨、成像透镜、小孔和CCD成像仪构成的 干涉系统；提供精度保证的调整设备包括自准直平行光管、第一.反射镜、激光准直光源、 基准透反射镜、第二反射镜、光阑、第一五棱镜和第二五棱镜； 控制处理系统包括压电控制器和计算机处理系统； 上述部件的位置关系如下入射平板和出射平板为透射反射平板，该入射平板和出射平板的基准面严格平 行地顺列地固定在同一个底座上，该底座斜置地固定在一基板的中间偏上位置，所 述的第一反射平板固定在第一导轨上，该第一导轨置于所述的基板的右上部位，第 一反射平板的方向与所述的入射平板平行，间距为d13，所述的第一反射平板通过 第一导轨的调整可沿水平方向移动，所述的第二反射平板的方向与所述的第一反射平板垂直，间距为d34，所述的第二反射平板到所述的出射平板的间距为d24，所述的第三反射平板和第四反射平板互相垂直，中心的间距为d56，共同固定在第二导 轨上，该第二导轨置于所述的基板的中下部位，且第四反射平板的方向与所述的入 射平板平行，间距为dl6,所述的第三反射平板到所述的出射平板的间距为d25，所 述的第四反射平板、出射平板和第一反射平板的方向相互平行；在所述的基板上的下边自左至右设置第一反射镜和自准直平行光管，在所述的 基板上的左侧自下至上设置激光准直光源和第二反射镜，在所述的基板上的上侧自 左至右依次是光阑、第二反射镜、基准透反射镜、入射平板和第一反射平板，在所 述的基板上的上侧和所述的出射平板的出射方向设置所述的成像透镜、小孔和CCD 成像仪，该CCD成像仪的输出端与计算机相连；所述的第三反射平板装有所述的压电控制机构，微动提供移相； 沿待测光束入射方向依次是光阑、第二反射镜、基准透反射镜、入射平板和第 一反射平板，该入射平板将光束分为透射光束和反射光束，该反射光束经由第四反 射平板、第三反射平板至所述的出射平板构成第一光路，.所述的透射光束经第一反 射平板、第二反射平板反射达到所述的出射平板构成第二光路，所述的第一光路与 第二光路等光程；所述的第一反射平板、第二反射平板、第三反射平板和第四反射平板中有一块 反射平板的结构是上下两部分构成的，上下部分可分别以垂直方向为轴，顺时针和 逆时针方向转动角度，其他那三块反射平板为整块。利用上述的马赫一曾德尔型剪切波面测量系统进行剪切波面测量的方法，特征 在于包括如下步骤① 首先利用自准直平行光管和第一反射镜，调整第四反射平板、出射平板和第 一反射平板平行；② 将第一五棱镜置于第四反射平板和所述的出射平板之间并位于所述的第一反 射镜的反射的光路上，利用自准直平行光管、第一反射镜和第一五棱镜调整第三本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种马赫－曾德尔型剪切波面测量系统，特征在于包括：由入射平板（１）、出射平板（２）、固定底座（２３）、第一反射平板（３）、第二反射平板（４）、第三反射平板（５）、第四反射平板（６）、第一导轨（７）、第二导轨（８）、成像透镜（９）、小孔（１０）和ＣＣＤ成像仪（１１）构成的干涉系统；提供精度保证的调整设备包括自准直平行光管（１２）、第一反射镜（１３）、激光准直光源（１４）、基准透反射镜（１５）、第二反射镜（１６）、光阑（１７）、第一五棱镜（１８）和第二五棱镜（１９）；控制处理系统包括压电控制器（２０、２１）和计算机（２２）处理系统；上述部件的位置关系如下：入射平板（１）和出射平板（２）为透射反射平板，该入射平板（１）和出射平板（２）的基准面严格平行地顺列地固定在同一个底座（２３）上，该底座（２３）斜置地固定在一基板的中间偏上位置，所述的第一反射平板（３）固定在第一导轨（７）上，该第一导轨（７）置于所述的基板的右上部位，第一反射平板（３）的方向与所述的入射平板（１）平行，间距为ｄ１３，所述的第一反射平板（３）通过第一导轨（７）的调整可沿水平方向移动，所述的第二反射平板（４）的方向与所述的第一反射平板（３）垂直，间距为ｄ３４，所述的第二反射平板（４）到所述的出射平板（２）的间距为ｄ２４，所述的第三反射平板（５）和第四反射平板（６）互相垂直，中心的间距为ｄ５６，共同固定在第二导轨（８）上，该第二导轨（８）置于所述的基板的中下部位，且第四反射平板（６）的方向与所述的入射平板（１）平行，间距为ｄ１６，所述的第三反射平板（５）到所述的出射平板（２）的间距为ｄ２５，所述的第四反射平板（６）、出射平板（２）和第一反射平板（３）的方向相互平行且中心在一条直线上；在所述的基板上的下边自左至右设置第一反射镜（１３）和自准直平行光管（１２），在所述的基板上的左侧自下至上设置激光准直光源（１４）和第二反射镜（１６），在所述的基板上的上侧自左至右依次是光阑（１７）、第二反射镜（１６）、基准透反射镜（１５）、入射平板（１）和第一反射平板（３），在所述的基板上的上侧和所述的出射平板（２）的出射方向设置所述的成像透镜（９）、小孔（１０）和ＣＣＤ成像仪（１１），该ＣＣＤ成像仪（１１）的输出端与计算机（２２）相连；所述的第三反射平板（５）装有所述的压电控制机构（２０、２１），微动提供移相；沿待测光束入射方向依次是光阑（１７）、第二反射镜（１６）、基准透...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：栾竹，刘立人，王利娟，
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：31[中国|上海]
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