光學(xué)玻璃光學(xué)均勻性高精度測量技術(shù)
高質(zhì)量的透射光學(xué)系統(tǒng)對光學(xué)材料的光學(xué)均勻性要求非常高,材料局部折射率10-6量級的變化就可能破壞整個系統(tǒng)的性能。詳細介紹了三種用于測量光學(xué)玻璃光學(xué)均勻性的干涉法,研制了一臺高精度光學(xué)玻璃材料光學(xué)均勻性測量儀。
第四步,取出樣品后,系統(tǒng)后表面反射光波與參考光波干涉檢測得到波相差:
M4(x,y)=2 C(x,y)+2 S(x,y) (12) 在方程(5)減方程(9)后,再減去方程(5)減方程(10)得到 M1(x,y)- M2(x,y)= 2n0 [A(x,y)+ B(x,y)] -2t△n(x,y) (13) 在方程(5)減方程(11)后,再減去方程(5)減方程(12)得到 M3(x,y)- M4(x,y)= -2(n0-1) [A(x,y)+ B(x,y)]+ 2t△n(x,y) (14) 于是 △n(x,y)={ (n0-1)[ M1(x,y)- M2(x,y)]+ n0 [ M3(x,y)- M4(x,y)]}/ 2t (15) 可以看到,在上面的計算式中,不僅不包含樣品的面形誤差,而且也不包含系統(tǒng)和系統(tǒng)后反射鏡的面形誤差,在原理上是一種樣品光學(xué)均勻性的絕對測量方法,這樣降低了對樣品、系統(tǒng)和系統(tǒng)后反射鏡的質(zhì)量要求。這種測量方法對樣品的光學(xué)均勻性檢測精度很高。影響精度的主要原因是干涉儀的隨機誤差,如用Zygo數(shù)字干涉儀,隨機誤差可以小于λ/30。因此對于厚為30mm左右的樣品來說,檢測精度可達到 5×10-7。 3.采用絕對測量原理的高精度光學(xué)均勻性測量儀 從前面光學(xué)均勻性檢測方法的分析中,知道光學(xué)均勻性的絕對測量方法精度高,但對樣品、系統(tǒng)和系統(tǒng)后反射鏡的質(zhì)量要求不很高,選用這種原理研制了一臺大孔徑光學(xué)均勻性測量儀。干涉測量儀采用斐索干涉儀結(jié)構(gòu),系統(tǒng)的基本組成如圖5所示。對干涉圖的處理用的是條紋法。 4.實驗結(jié)果及結(jié)論 對實際口徑為250mm的樣品檢測得到的四幅干涉圖如圖6(a)~圖6(d)所示。最后處理得到的樣品光學(xué)均勻性的結(jié)果如圖7所示。 圖8是用Zygo干涉儀檢測同一個樣品的一部分(100mm口徑)并用自編程序處理的結(jié)果。 用條紋法處理干涉圖的大口徑光學(xué)均勻性測量儀的精度從理論來說主要取決于條紋中心的處理精度。一般條紋中心精度也就在0.1條條紋左右,由此引起的波相差測量誤差為λ/20左右。對于40mm厚的樣品測量精度來說,應(yīng)在1×10-6左右。對比圖7和圖8的測量結(jié)果可以看出,樣品的光學(xué)均勻性絕對值相差不超過1×10-6?紤]到Zygo干涉儀測量時樣品口徑要比所研制的測量儀測量時的樣品口徑小,則其相差就更小。因此認為,所研制的大口徑光學(xué)均勻性測量儀的精度可以達到1×10-6左右。這同作者認為的一般條紋法的精度一致。 參考文獻: [1]李錫善,蔣安民,夏青生.關(guān)于測量光學(xué)材料光學(xué)均勻性方法的討論[J].硅酸鹽學(xué)報,1978,6(3):149-165. [2] A S De Vany. Using a Murty interferometer for testing the homogenity of test samples of optical materials [J]. Appl Opt,1971,10(6): 1459. [3] Chiayu Ai,James C Wyant. Measurement of the inhomogenity of a window [J]. Opt Eng ,1991 ,30(9): 1399. [4] Johannes Schwider,R Burow,K-E Elssner,J Grzanna et al. Homogeneity testing by phase sampling interferometry [J]. Appl Opt,1985,24(18): 3059.[/J][/A][/A][/A] |
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