[发明专利]一种条纹对比度可调的大数值孔径点衍射干涉装置及方法

权利要求书

1.一种条纹对比度可调的大数值孔径点衍射干涉装置，其特征在于，它包括线偏振激光器(1)、二分之一波片(2)、第一个四分之一波片(3)、准直扩束系统(4)、显微物镜(5)、点衍射板(6)、第二个四分之一波片(7)、待测球面(8)、压电移相器(9)、准直透镜(10)、第三个四分之一波片(11)、检偏器(12)、成像透镜(13)、探测器(14)和计算机(15)；线偏振激光器(1)、二分之一波片(2)、第一个四分之一波片(3)、准直扩束系统(4)、显微物镜(5)、点衍射板(6)、准直透镜(10)、第三个四分之一波片(11)、检偏器(12)、成像透镜(13)、探测器(14)、计算机(15)顺次相连；点衍射板(6)、第二个四分之一波片(7)、待测球面(8)、压电移相器(9)、计算机(15)顺次相连；点衍射板(6)包括玻璃基底(61)、金属反射膜(62)和衍射针孔(63)三部分，金属反射膜(62)镀于玻璃基底(61)之上，金属反射膜(62)上设有衍射针孔(63)。

2.如权利要求1所述的一种条纹对比度可调的大数值孔径点衍射干涉装置，其特征在于，所述的第二个四分之一波片(7)为具有光束聚焦功能的真零级四分之一波片，该真零级四分之一波片包括大数值孔径消球差正透镜基底(71)和粘合于大数值孔径消球差正透镜基底上面的波片薄膜(72)两部分，其中粘合有波片薄膜(72)的一面朝向衍射针孔(63)。

3.一种使用如权利要求1所述装置的条纹对比度可调的大数值孔径点衍射干涉检测方法，其特征在于，线偏振激光器(1)经二分之一波片(2)和第一个四分之一波片(3)组合调节得到圆偏振光，再经准直扩束系统(4)后产生平行光，由显微物镜(5)会聚到点衍射板(6)的衍射针孔(63)上，点衍射球面波前的其中一部分作为参考波前W2，另一部分作为检测波前W1，检测波前W1通过一快轴方向与x轴成45°夹角的第二个四分之一波片(7)后会聚于O点处得到球面波前W1'，经待测球面(8)反射回来的反射光波再次通过第二个四分之一波片(7)后得到旋向与参考波前W2相反的圆偏振光，再经点衍射板(6)上的金属反射膜(62)反射，检测波前W1和参考波前W2会合后经过准直透镜(10)变为平面波，经过一个快轴方向与x轴成45°夹角的第三个四分之一波片(11)后变成两个偏振方向相互垂直的线偏振光，再分别通过检偏器(12)和成像透镜(13)后于探测器(14)上得到干涉条纹；通过调节检偏器(12)的透光轴方向，可调整检测光束和参考光束间的相对光强，从而达到干涉条纹对比度可调的目的；利用计算机(15)控制压电移相器(9)对待测球面(8)进行多步移相测量，并利用探测器(14)实时采集对应干涉图，再根据多步移相算法对所采集的干涉图数据处理，同时校正由第二个四分之一波片(7)所引入的误差，从而实现对待测球面(8)的高精度面形检测。

4.如权利要求3所述的条纹对比度可调的大数值孔径点衍射干涉检测方法，其特征在于，所述由第二个四分之一波片(7)所引入的误差的校正方法为：利用调整精度可达微米量级的平移台，移动第二个四分之一波片(7)和待测球面(8)，调节第二个四分之一波片(7)到衍射针孔(63)的距离D1和待测球面(8)到检测光束会聚点O处的距离D2，直至观察到干涉条纹的形状变化成为直条纹状态，然后根据光线追迹方法得到对应的第二个四分之一波片(7)所引入的波前像差数据W₇，可将其作为系统误差存储于计算机(15)的数据处理系统中，并在实际测量过程中对其加以校正，也即

W₀=W-W₇

式中，W为实际测得包含有系统误差的波面数据，W₇为第二个四分之一波片(7)所引入的波前像差数据，W₀为消除第二个四分之一波片(7)所引入波前像差影响后的待测球面波前数据。