基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置及方法，包括：光源、波分复用器件、合束器、子孔径装置和探测器装置；光源发出的光束经过波分复用器件后再经过第一分束器后分为第一光束和第二光束；第一光束经过光束延迟线装置产生光程差后经过光纤传输至子孔径装置；通过旋转待测光学系统提升检测空间的采样率；第一光束产生的反射光束原路返回后传输至三端环形器；第一光束的反射光束与第二光束产生干涉光束后入射至探测器中得到光强；根据光强计算得到待测光学系统的倾角和装配误差，并根据装配误差指导待测光学系统进行装配。本发明专利技术实现了多层次误差分离与精度溯源，最终实现了大口径透镜透射波前的高鲁棒、高精度检测。高精度检测。高精度检测。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及光学测量
，特别涉及一种基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置及方法。

技术介绍

[0002]快焦比大口径透镜及透镜组是大视场像差校正、激光能量精细调控的关键环节，在科技前沿探索(大口径天文望远镜、惯性约束聚变)以及国家重大需求(高分辨遥感相机、光刻机曝光系统)等方面均具有十分重要的作用，但是存在快焦比大口径透镜等口径标准检具成本高，基础像差大，以及光路紧凑所导致零位检测器件设计加工难度升高的难题。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提出一种基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置及方法；针对大口径透射波前质量(最接近使用状态)的检测难题，利用子孔径光瞳扫描架构，通过结合全息波前传感与孔径编码，实现多层次误差分离与精度溯源，最终实现大口径透镜透射波前的高鲁棒、高精度检测。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0005]本专利技术提供一种基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置，包括：光源、波分复用器件、合束器、子孔径装置和探测器装置；
[0006]光源发出的光束经过光纤传输至波分复用器件，利用波分复用器件形成不同带宽的检测光路，每个波分复用器件分别与探测器装置进行连接，探测器装置包括第一分束器、光束延迟线装置、三端环形器、探测器和第二分束器；
[0007]光源发出的光束经过波分复用器件后再经过第一分束器后分为第一光束和第二光束；<br/>[0008]第一光束经过光束延迟线装置产生光程差后经过光纤传输至合束器进行合束后，再分别进入子孔径装置；子孔径装置分布在待测光学系统一侧的表面；通过旋转待测光学系统利用旋转分时复用的方法提升检测空间的采样率；
[0009]第一光束经子孔径装置出射后对待测光学系统及其内部的大口径透镜进行照射，产生的反射光束原路返回后经第二分束器传输至三端环形器；
[0010]第二光束经第一分束器出射后经过光纤传输至三端环形器；
[0011]第一光束的反射光束与第二光束在三端环形器的内部产生干涉光束后入射至探测器中得到光强；根据干涉光束的光强计算得到待测光学系统的倾角和装配误差，并根据装配误差指导待测光学系统进行装配。
[0012]优选地，光源为扫频激光器。
[0013]优选地，光束延迟线装置由角反射器和大视场耦合器组成。
[0014]优选地，当子孔径装置的排布为十字形时，待测光学系统旋转的角度为90
°
。
[0015]优选地，当子孔径装置的排布为等边三角形时，待测光学系统旋转的角度为120
°
。
[0016]本专利技术还提供一种基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量方法，包括以下步骤：
[0017]S1、通过分别控制波分复用器件和角反射器进而改变第i个第一光束的波长λ
ij
和光程差Δδ
ik
；
[0018]S2、根据探测器接收得到的第i个第一光束与第二光束的干涉光束的光强I
i
得到以下方程：
[0019][0020]其中，
[0021]E
i1
和E
i2
分别为第i个干涉光束光强I
i
的分量；
[0022]δ
i
为第i个干涉光束的原始光程；
[0023]δ
i0
为附加延迟强度为0时的第i个干涉光束的光程；
[0024]Δλ为当前波长λ
ij
与上一个波长λ
ij
‑1之间的差值，Δλ＝λ
ij
‑
λ
ij
‑1；
[0025]i＝1，2，3
…
n；
[0026]j＝1，2，3
…
n；
[0027]k＝1，2，3
…
n；
[0028]进而得到至少四个非线性方程组：
[0029][0030]对上述方程组进行傅里叶变换将非线性方程组变为多元线性方程组后进行解算，得到E
i1
，E
i2
，δ
i
，δ
i0
；
[0031]S3、对上述方程组进行解算后得到干涉光束干涉条纹的特征频率(δ
i
‑
δ
i0
)，根据特征频率(δ
i
‑
δ
i0
)通过球径仪原理计算得到待测光学系统的倾角和装配误差，并根据装配误差指导待测光学系统进行装调。
[0032]与现有的技术相比，本专利技术利用扫描光瞳(提升检测跨度)以及曲率波前传感(提升动态范围与稳定性)，获得大口径透镜组透射波前，利用口径编码，降低系统各异质误差之间的耦合，大信息通量与误差解耦分离度建立透射系统现场检测新体制，实现透射系统的透射波前以及焦距、光学表面间距等参量的并行高通量近场测量。克服了现有技术中透射波前检测方法中高精度补偿镜以及反射镜设计加工困难、检测环境稳定性要求高以及无法实现灵活柔性加工的缺点。通过实现300mm跨度上的透射波前检测精度优于1微弧度，焦
距测试精度优于200微米，光学表面间距测量优于50微米，突破大口径透射光学系统的加工与检测技术瓶颈，不论是针对“一黑两暗三起源”等宇宙学基本问题的解答(面向科技前沿)，还是对于对地高分遥感以及光刻机曝光系统制造(面向国家重大需求)，高端成像镜头加工(面向国民经济主战场)均具有十分重要的意义。
附图说明
[0033]图1是根据本专利技术实施例提供的基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置的结构示意图。
[0034]图2是根据本专利技术实施例提供的基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量方法的流程示意图。
[0035]其中的附图标记包括：光源1、波分复用器件2、合束器3、子孔径装置4、待测光学系统5、探测器装置6、第一分束器61、光束延迟线装置62、三端环形器63、探测器64和第二分束器65。
具体实施方式
[0036]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
[0037]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。
[0038]图1示出了根据本专利技术实施例提供的基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置。
[0039]如图1所示，本专利技术实施例提供的基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置包括：光源1、波分复用器件2、合束器3、子孔径装置4、待测光学系统5和探测器装置6。
[0040]光源1发出的光束经过光纤传输至多个波分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置，其特征在于，包括：光源、波分复用器件、合束器、子孔径装置和探测器装置；所述光源发出的光束经过光纤传输至所述波分复用器件，利用所述波分复用器件形成不同带宽的检测光路，每个所述波分复用器件分别与探测器装置进行连接，所述探测器装置包括第一分束器、光束延迟线装置、三端环形器、探测器和第二分束器；所述光源发出的光束经过所述波分复用器件后再经过第一分束器后分为第一光束和第二光束；所述第一光束经过所述光束延迟线装置产生光程差后经过光纤传输至所述合束器进行合束后，再分别进入所述子孔径装置；所述子孔径装置分布在待测光学系统一侧的表面；通过旋转所述待测光学系统利用旋转分时复用的方法提升检测空间的采样率；所述第一光束经所述子孔径装置出射后对所述待测光学系统及其内部的大口径透镜进行照射，产生的反射光束原路返回后经所述第二分束器传输至所述三端环形器；所述第二光束经所述第一分束器出射后经过光纤传输至所述三端环形器；所述第一光束的反射光束与所述第二光束在所述三端环形器的内部产生干涉光束后入射至所述探测器中得到光强；根据所述干涉光束的光强计算得到待测光学系统的倾角和装配误差，并根据装配误差指导所述待测光学系统进行装配。2.根据权利要求1所述的基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置，其特征在于，所述光源为扫频激光器。3.根据权利要求2所述的基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置，其特征在于，所述光束延迟线装置由角反射器和大视场耦合器组成。4.根据权利要求3所述的基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置，其特征在于，当所述子孔径装置的排布为十字形时，所述待测光学系统旋转的角度为90
°
。5.根据权利要求4所述的基于光纤互联的高精度大行程光学间隔测量装置，其特征在于，当所述子孔径装置的排布为等边三角形时，所述待测光学系统旋转的角度为120
°
。6.利用如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：安其昌，刘欣悦，李洪文，
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：