【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学测量的，具体涉及一种多波长自适应干涉装置及其检测方法。
技术介绍
1、随着光学精密加工技术的发展，高精度光学检测技术也随之发展起来。自光学干涉技术发展以来，它以精度高、易操作等优点一直被当做光学检测技术的测量标准。然而，常规干涉仪的检测范围仅为λ/4，超出此范围，2π模糊问题将会影响测量结果，因此常规干涉仪不再适合极紫外光刻投影物镜等先进光学系统中自由曲面的检测。为了加工出高精度、高性能的自由曲面，就需要更高精度的检测手段。如何扩大检测范围的同时，保证检测精度是自由曲面检测亟待解决的问题。
2、为了充分利用干涉仪的高精度特性，一种在干涉仪中引入补偿器实现像差补偿的方法发展起来，但是每测试一个自由曲面，就需要设计一个相应的补偿器，极大地提高了加工及检测成本，虽然近年来打破了补偿器“一对一”的限制，实现了“一对多”的补偿检测，但是仍然存在补偿能力难以显著改善、可测范围相对较小、检测灵活性相对较差、造价高等缺陷。
3、为了节省检测成本，多波长干涉技术发展起来，它可以有限地提升检测范围，但仍然摆脱不了测量范围仅为λ/4的缺陷，只是波长λ变为等效波长。并且多波长干涉技术操作复杂，需要分别采集不同波长的一系列相移干涉图，环境误差、相移器误差及相机误差都会对检测精度产生极大的影响。
4、自适应干涉仪的发展，使得变形镜取代了补偿器，大大地降低了检测成本。传统自适应干涉仪通过驱动变形镜补偿像差，利用其他如哈特曼传感器等非干涉手段测量变形镜的波像差，最终求出自由曲面的面形信息。此方法的缺陷是变形
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种多波长自适应干涉装置及其检测方法，以解决现有的干涉仪无法同时满足大范围、高精度、低检测成本的自由曲面检测的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、第一方面，一种多波长自适应干涉装置，其包括第一激光器、第二激光器和第三激光器；第一激光器、第二激光器和第三激光器通过光纤耦合入光纤合束器；沿光纤合束器出射光传播路径上依次配置有偏振片、第一二分之一波片、扩束系统和第一分光棱镜；第一分光棱镜的反射路径的一侧上依次配置有第一四分之一波片和平面反射镜，反射路径的对立侧依次配置有第三分光棱镜、第三四分之一波片、成像镜头和彩色偏振相机；第一分光棱镜的透射路径上依次配置有偏振分光棱镜、第二四分之一波片和变形镜；偏振分光棱镜的反射路径上依次配置有第二分光棱镜、聚焦透镜和待测自由曲面。
4、进一步地，第二分光棱镜的反射路径上依次配置有第二二分之一波片和第三分光棱镜。
5、进一步地，第一激光器、第二激光器和第三激光器分别通过第一光纤、第二光纤和第三光纤耦合入光纤合束器；
6、第一四分之一波片、第二四分之一波片和第三四分之一波片的快轴方向与入射线偏振光的偏振方向成45度角。
7、第二方面，一种多波长自适应干涉检测方法，包括以下步骤：
8、s1、第一激光器、第二激光器、第三激光器分别发出r、g、b三色激光，r、g、b三色激光分别经第一光纤、第二光纤、第三光纤耦合入光纤合束器，光纤合束器将r、g、b三色激光耦合成一束光从第四光纤出射；
9、s2、出射光经偏振片透射线偏振光，调整第一二分之一波片快轴方向，使得线偏振光经第一二分之一波片透射p光，p光经扩束系统扩束，扩束光经第一分光棱镜分成两束光，即透射的p光和反射的p光，将透射的p光和反射的p光分别作为测试光和参考光；
10、s3、反射的p光第一次经过第一四分之一波片变为圆偏振光，圆偏振光经平面反射镜后，圆偏振光改变旋向，然后第二次经第一四分之一波片变为s光；
11、s4、透射的p光经偏振分光棱镜后全部透射，然后第一次经过第二四分之一波片变为圆偏振光，圆偏振光经变形镜反射改变圆偏振光旋向，第二次经过第二四分之一波片变为s光，s光经偏振分光棱镜反射，反射光经第二分光棱镜部分透射，经聚焦透镜聚焦照射待测自由曲面，经待测自由曲面反射后再次经聚焦透镜，经第二分光棱镜部分透射，然后经偏振分光棱镜反射，第三次经第二四分之一波片变为圆偏振光，经变形镜反射改变圆偏振光旋向，第四次经第二四分之一波片后测试光变为p光，经偏振分光棱镜全部透射；
12、s5、步骤s3中变为s光的参考光经第一分光棱镜部分透射，步骤s4中经偏振分光棱镜透射的仍为p光的测试光经第一分光棱镜部分反射，两束光经第三分光棱镜部分透射，然后经第三四分之一波片变为旋向相反的两束圆偏振光，再经成像镜头在彩色偏振相机上获得多波长干涉图；
13、s6、利用计算机结合随机并行梯度算法驱动变形镜补偿像差，使得待测自由曲面和变形镜的综合面形在干涉仪的测量范围内，彩色偏振相机采集到条纹稀疏的多波长干涉图；
14、s7、根据彩色偏振相机采集的r、g、b三个波长分别对应的四幅相移干涉图，采用四步相移算法分别计算出r、g、b三个波长对应的相位值及
15、s8、基于r、g、b三个波长对应的相位值及计算得到多波长综合相位；
16、s9、遮挡待测自由曲面，调整第二二分之一波片快轴方向与s光偏振方向成45度角，作为p光的测试光经偏振分光棱镜全部透射，经第二四分之一波片变为圆偏振光，圆偏振光经变形镜反射改变圆偏振光旋向，第二次经过第二四分之一波片变为s光，s光经偏振分光棱镜反射，经第二分光棱镜部分反射，经第二二分之一波片变为p光，p光经第三分光棱镜部分反射，测试光和经第三分光棱镜部分透射的参考光共同经过第三四分之一波片变为旋向相反的两束圆偏振光，经成像镜头在彩色偏振相机上获得对应变形镜相位信息的多波长干涉图；
17、s10、重复步骤s7和步骤s8，计算得到s9中采集的多波长干涉图对应的多波长综合相位；
18、s11、利用步骤s6中采集的多波长干涉图对应的多波长综合相位和步骤s9中采集的多波长干涉图对应的多波长综合相位计算出待测自由曲面的相位；
19、s12、计算多波长干涉的等效波长；
20、s13、根据待测自由曲面的相位和多波长干涉的等效波长，计算待测自由曲面的面形高度信息，完成待测自由曲面面形的检测。
21、进一步地，步骤s7中计算r、g、b三个波长对应的相位值及包括：
22、
23、其中，为r、g、b三个波长对应的相位值，i＝r,g,b，iij为不同波长分别对应的四幅相移值为0，π/2，π及3π/2的干涉图的光强分布，j＝1,2,3,4。
24、进一步地，步骤s8中计算得到s6中采集的多波长干涉图对应的多波长综合相位包括：
25、
26、该相位为待测自由曲面和变形镜的综合相位，包括：
27、
28、其中，为待测自由曲面的相位，为变形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多波长自适应干涉装置，其特征在于：包括第一激光器、第二激光器和第三激光器；所述第一激光器、所述第二激光器和所述第三激光器通过光纤耦合入光纤合束器；沿所述光纤合束器出射光传播路径上依次配置有偏振片、第一二分之一波片、扩束系统和第一分光棱镜；所述第一分光棱镜的反射路径的一侧上依次配置有第一四分之一波片和平面反射镜，反射路径的对立侧依次配置有第三分光棱镜、第三四分之一波片、成像镜头和彩色偏振相机；所述第一分光棱镜的透射路径上依次配置有偏振分光棱镜、第二四分之一波片和变形镜；所述偏振分光棱镜的反射路径上依次配置有第二分光棱镜、聚焦透镜和待测自由曲面。
2.根据权利要求1所述的多波长自适应干涉装置，其特征在于：所述第二分光棱镜的反射路径上依次配置有第二二分之一波片和第三分光棱镜。
3.根据权利要求1所述的多波长自适应干涉装置，其特征在于：所述第一激光器、所述第二激光器和所述第三激光器分别通过第一光纤、第二光纤和第三光纤耦合入光纤合束器；
4.一种采用权利要求1～3任一所述的多波长自适应干涉装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
5
6.根据权利要求4所述的多波长自适应干涉检测方法，其特征在于，所述步骤S8中计算得到S6中采集的多波长干涉图对应的多波长综合相位包括：
7.根据权利要求6所述的多波长自适应干涉检测方法，其特征在于，所述步骤S10中计算得到S9中采集的多波长干涉图对应的多波长综合相位包括：
8.根据权利要求7所述的多波长自适应干涉检测方法，其特征在于，所述步骤S11中计算待测自由曲面的相位，包括：
9.根据权利要求8所述的多波长自适应干涉检测方法，其特征在于，所述步骤S12中计算多波长干涉的等效波长ΛRGB，包括：
10.根据权利要求9所述的多波长自适应干涉检测方法，其特征在于，所述步骤S13中计算待测自由曲面的面形高度信息H，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多波长自适应干涉装置，其特征在于：包括第一激光器、第二激光器和第三激光器；所述第一激光器、所述第二激光器和所述第三激光器通过光纤耦合入光纤合束器；沿所述光纤合束器出射光传播路径上依次配置有偏振片、第一二分之一波片、扩束系统和第一分光棱镜；所述第一分光棱镜的反射路径的一侧上依次配置有第一四分之一波片和平面反射镜，反射路径的对立侧依次配置有第三分光棱镜、第三四分之一波片、成像镜头和彩色偏振相机；所述第一分光棱镜的透射路径上依次配置有偏振分光棱镜、第二四分之一波片和变形镜；所述偏振分光棱镜的反射路径上依次配置有第二分光棱镜、聚焦透镜和待测自由曲面。
2.根据权利要求1所述的多波长自适应干涉装置，其特征在于：所述第二分光棱镜的反射路径上依次配置有第二二分之一波片和第三分光棱镜。
3.根据权利要求1所述的多波长自适应干涉装置，其特征在于：所述第一激光器、所述第二激光器和所述第三激光器分别通过第一光纤、第二光纤和第三光纤耦合入光纤合束器；
4.一种采用权...
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