用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪制造技术

本发明专利技术公开了一种用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪，包括干涉仪本体、干涉仪框架、垂直移动部件、水平移动部件、引导反光镜、参考平晶。干涉仪固定于框架顶部，出射光通过第一反光镜引导传入第二反光镜再次反射，进入水平移动部件，经第三反光镜引导透过参考平晶打向被测表面。参考平晶由二维精密调整架控制，整个移动部件由二维精密定位装置控制作精确运动。整部干涉仪可在大型车间内由航车吊装进行现场实时测量。本发明专利技术设计原理科学，结构设计合理，各部件加工方便，整个构件稳定、可靠。只要将本干涉仪整体框架调整好，就可以将干涉仪方便地移动，获得稳定、清晰的干涉图。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于干涉测量
，特别是一种用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪。
技术介绍
随着科技的发展，参考镜面朝着大口径、高精度方向迅速发展，对大口径的镜面检测技术的要求也越来越高。由于大型平面干涉仪的制造周期长、成本高，亦无法移动至大口径镜面装校现场使用，所以利用一般的全口径检验方法已不能满足对大平面镜检测的需求。为了适应大口径镜面面型实时现场测试的需求，利用较小口径干涉仪进行子孔径拼接检测是一个必然的选择。子孔径拼接利用的是小口径干涉仪，用干涉方法分多次分别检测大口径光学镜面的各个部分(每一部位就是一个子孔径)，使这些子孔径完全覆盖整个大光学镜面，且两相邻子孔径之间都有重叠区域。从重叠区域提取出相邻子孔径参考面之间的相对平移和倾斜等信息，并以此将这些子孔径的参考面拼接到同一个参考面上来，从而恢复出全孔径波面的完整面型。子孔径拼接技术的算法问题已较为成熟，难点在于设计一套简洁、精确、方便的子孔径干涉仪主体移动与控制系统。为满足监视和拼接功能，子孔径拼接干涉仪需要整体的可移动测试与子孔径干涉的稳定性两大要求。前者需要设计一体化、紧凑的整机；后者兼顾干涉腔在两维方向上的精密移动与移动结束后的系统稳定性。系统稳定的目的是保证干涉图的稳定性和测试结果的重复性，其中干涉图的稳定性是测试结果重复性和精度的前提。在国内，子孔径拼接技术还处于发展阶段，多家单位进行了利用干涉仪的子孔径拼接测试。这些测试子孔径扫描主要采用将被测件进行移动，设计夹装被测件的移动平台， 保证平台在大范围移动过程中不偏移、不抖动、不晃动，通过计算机控制步进电机，使被测件在二维调整架上能够沿Χ、γ方向作精确定位，定位精度为20um，也有三维调整架，可对光学元件的俯仰、左右旋转进行微调，而干涉仪移动相对不方便，且引入误差极大，因此一般不采用。上述方法在实验室的小振动环境下、检测小口径面型的时候比较有效，但是遇到大口径的面型时则无能为力，尤其是本项的目的是对大型激光装置中的光学元件进行现场测试，更是无法使用。南京理工大学在1995年的科研项目“高精度、大孔径移相式数字平面干涉仪”中，在Φ 250mm 口径干涉仪上，曾采用子孔径拼接技术测试了 Φ 500mm光学平面，但该项目干涉仪主机庞大、无法移动，仅能对光学平晶进行测试，无法应用于大型光学组件。在国外，子孔径拼接技术的原理研究已经相当成熟，但直到目前为止，市场上较成熟子孔径拼接干涉仪只有QED公司的SSI干涉仪，其主要针对于非球面的测量，口径只有 200mm，运用光刻机的的高精度底座，能够高精度检测口径200mm以内的平面、球面、适偏离度的非球面，但是，此子孔径拼接干涉仪测量面积小，口径只有200mm，不符合本项目的测量要求，不适合测量不能移动的大型光学组件。总之，已有的国内外成型的子孔径拼接干涉仪不适宜对大型光学元件进行现场测试。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种灵活、稳定、精确的用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪，包括干涉仪本体、第一水平导轨、第二水平导轨、第一垂直导轨、第二垂直导轨、第一配重块滑轨、第二配重块滑轨、水平移动部件、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、干涉仪框架、水平精密定位装置、垂直移动部件、配重块、垂直精密定位装置；干涉仪本体固定于干涉仪框架顶部，第一反射镜位于干涉仪本体的出光口，干涉仪框架内部设置第一垂直导轨、第二垂直导轨，垂直移动部件通过滑块在第一垂直导轨、第二垂直导轨上移动，上述垂直移动部件在垂直精密定位装置的带动下移动，该垂直精密定位装置固定在干涉仪框架上，干涉仪框架背部设有配重块，其重量与垂直移动部件相当，该配重块通过干涉仪框架顶部的定滑轮与垂直移动部件相连接，第一配重块导轨和第二配重块导轨分别位于第一垂直导轨和第二垂直导轨两侧，配重块可在配重块导轨上滑动；垂直移动部件内部设置第二反射镜、水平移动部件、第一水平导轨和第二水平导轨，水平移动部件通过滑块在两个水平导轨上移动，所述水平移动部件在水平精密定位装置的带动下移动，该水平精密定位装置固定在垂直移动部件上；水平移动部件内部设置第三反射镜和参考平晶，参考平晶由二维架定板和二维架动板固定在水平移动部件上，二维架动板在二维精密调整架的带动下对参考平晶进行调整；干涉仪本体的出射光通过第一反射镜传入垂直移动部件中的第二反射镜，通过第二反射镜再次反射，进入水平移动部件，经水平移动部件中第三反射镜引导透过参考平晶射向被测表面，由参考平晶与被测表面构成菲索干涉腔，进行测量。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为1)具有独立、刚性的二维调整架结构，不受干涉仪限制，立式、卧式均可使用，在使用子孔径拼接法测量大型光学元件时，方便地平移参考镜，保证工作灵活性、稳定性和精确性，具体的就是采用参考平晶前置技术，以大型二维移动架保障整个干涉腔的稳定性，具有极强的抗振能力并且操作方便，适应现场在线检测要求；2)采取参考镜前置技术，引导反射镜和参考平晶置于一个两维导轨上，由二维精密定位装置线控方式来移动，导轨上的滑块移动由二维精密定位装置控制，这样就可以对子孔径位置减小精确定位，三块反射镜将干涉仪出射的平行光导入到位于二维精密调整架的参考平晶处，并与前方的被测平面进行干涉，使得子孔径拼接干涉仪变得简单易操作，且精度也得到了保证，其中二维精密调整架的精度优于IOum ；3)本专利技术针对大型光学被测件有很好的适用性，干涉仪本体不动，采用了参考平晶的前置技术，参考平晶在一个二维移动架上进行扫描测试，两者通过引导光路相连接，可以简单、方便、灵活地使用子孔径拼接技术对大型光学元件进行测量，解决了在生产现场大口径的光学元件干涉测试问题，为子孔径拼接干涉仪提供一种方便快捷且实用性很高的方法；5)采用波长调谐技术，目前小口径干涉仪通常采用压电陶瓷堆(PZT)构成的相移机构，该机构的相移精度和重复性依赖于精密的机械结构，这种结构不适应于经常移动、具有冲击的环境中，本系统采用波长调谐激光器，去除了附加在参考平晶前的压电陶瓷运动组件，取消了机械相移机构，系统的稳定性可以进一步获得提高。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。 附图说明图1是本专利技术的用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪整体设计示意图。图2是本专利技术的用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪二维精密调整架反射镜及参考平晶分布图。图3是本专利技术的用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪反光镜组件示意图。图4是本专利技术的用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪垂直移动部件组件示意图。图5是本专利技术的用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪锁紧组件示意图。 具体实施例方式本专利技术的用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪，采用子孔径拼接技术，将参考平晶前置到二维调整架上，方便地平移参考镜，是一种灵活、稳定、精确地进行子孔径拼接测量的干涉仪。本专利技术主要应用于现场的大型光学元件的高精度测试。结合图1，本专利技术的一种用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪，包括干涉仪本体 1、第一水平导轨4、第二水平导轨3、第一垂直导轨5、第二垂直导轨14、第一配重块滑轨6、 第二配重块滑轨15、水平移动部件16、第一反射镜8、第二反射镜11、第三反射镜20、干涉仪框架9、水平精密定位装置10本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于子孔径拼接的参考平晶前置干涉仪，其特征在于，包括干涉仪本体［１］、第一水平导轨［４］、第二水平导轨［３］、第一垂直导轨［５］、第二垂直导轨［１４］、第一配重块滑轨［６］、第二配重块滑轨［１５］、水平移动部件［１６］、第一反射镜［８］、第二反射镜［１１］、第三反射镜［２０］、干涉仪框架［９］、水平精密定位装置［１０］、垂直移动部件［１２］、配重块［１３］、垂直精密定位装置［２４］、参考平晶［２６］；干涉仪本体［１］固定于干涉仪框架［９］顶部，第一反射镜［８］位于干涉仪本体［１］的出光口，干涉仪框架［９］内部设置第一垂直导轨［５］、第二垂直导轨［１４］，垂直移动部件［１２］通过滑块在第一垂直导轨［５］、第二垂直导轨［１４］上移动，上述垂直移动部件［１２］在垂直精密定位装置［２４］的带动下移动，该垂直精密定位装置［２４］固定在干涉仪框架［９］上，干涉仪框架［９］背部设有配重块［１３］，其重量与垂直移动部件［１２］相当，该配重块［１３］通过干涉仪框架［９］顶部的定滑轮与垂直移动部件［１２］相连接，第一配重块导轨［６］和第二配重块导轨［１５］分别位于第一垂直导轨［５］和第二垂直导轨［１４］两侧，配重块［１３］可在配重块导轨上滑动；垂直移动部件［１２］内部设置第二反射镜［１１］、水平移动部件［１６］、第一水平导轨［４］和第二水平导轨［３］，水平移动部件［１６］通过滑块在两个水平导轨上移动，所述水平移动部件［１６］在水平精密定位装置［１０］的带动下移动，该水平精密定位装置［１０］固定在垂直移动部件［１２］上；水平移动部件［１６］内部设置第三反射镜［２０］和参考平晶［２６］，参考平晶［２６］由二维架定板［１８］和二维架动板［１９］固定在水平移动部件上，二维架动板［１９］在二维精密调整架［１７］的带动下对参考平晶［２６］进行调整；干涉仪本体［１］的出射光通过第一反射镜［８］传入垂直移动部件［１２］中的第二反射镜［１１］，通过第二反射镜再次反射，进入水平移动部件［１６］，经水平移动部件［１６］中第三反射镜［２０］引导透过参考平晶［２６］射向被测表面，由参考平晶［２６］与被测表面构成菲索干涉腔，进行测量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王青，何勇，徐新华，李建欣，陈磊，张国伟，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：84