[发明专利]一种用于检测平板光学元件面形误差的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件检测的技术领域，具体涉及一种用于检测平板光学元件面形误差的装置及方法。

背景技术

光学元件的面形误差一般采用干涉仪通过干涉法进行测量。然而，高精度平板光学元件检测时，前后两个光学面都会反射光线，且反射光线均能沿原路反射回，其与参考波前均能进行干涉并在图像探测器上形成干涉条纹，即后光学表面的反射光线对前光学表面的检测产生干扰，使得无法有效检测出前光学表面的面形误差。以折射率n=1.55的典型光学玻璃为例，在大气环境下，经过计算，光线垂直入射时，未镀膜的光学玻璃前后两个光学表面的光线反射能量分别为4％和3.67%。即后光学表面和前光学表面的反射光能量很接近，后光学表面的反射光对前光学表面的面形误差检测干扰较大，无法形成有效的干涉条纹，从而无法有效检测到被检测光学表面的面形误差。

发明内容

为了克服现有检测技术的问题，一种方法就是降低平板光学元件后光学表面的反射率。本发明的目的即在于提供一种可以实现降低后光学表面反射率的装置及方法，以获得对平板光学元件光学表面面形的有效检测。

本发明采用的技术方案为：一种用于检测平板光学元件面形误差的装置，包括：光学元件支架，匹配液体和匹配液体盛放槽，所述光学元件支架用于夹持光学元件，并可将光学元件支架放置于匹配液体盛放槽上，匹配液体是与所要检测的平板光学元件的材料折射率接近或完全一致的透明溶液，匹配液体不得对被检测光学元件造成化学损伤。

进一步的，匹配液体为苯、乙醚、甘油或松节油，匹配液体也可以是溶液，譬如氯化钠溶液，20摄氏度时，氯化钠溶液的折射率可以按照氯化钠溶液的浓度从1.33调配至1.6，覆盖了大部分光学材料的折射率范围。

进一步的，匹配液体盛放槽内部具有消光涂层或消光结构，光线射入后不会产生强烈镜面反射，譬如可采用磨砂外加涂黑处理以消除镜面反射，也可采用折反光学系统结构将光线折射至非相干区域。

进一步的，该匹配溶液盛放槽存在一个用于添加匹配溶液的添液嘴，该添液嘴的上沿高度与匹配液体盛放槽的上沿持平或略低于匹配液体盛放槽的上沿高度。

另外提供一种采用上述装置检测平板光学元件面形误差的方法，具体步骤如下：

步骤（1）：查询或测试该光学元件所采用的光学材料的折射率，选择并调配匹配液体；

步骤（2）：将匹配液体注入匹配液盛放槽内；擦拭干净被检测平板光学元件的被检测光学表面，将夹持好被检测件的光学元件的光学元件支架放置于匹配液体盛放槽上，被检测光学元件前光学表面朝上，为待检测光学表面，后光学表面没入匹配液中，前光学表面不得没入匹配液体中，且不得被匹配液体污染；如液面高度不合适可通过添液嘴适当添加或取出匹配液体；

步骤（3）：将步骤（2）中安放好光学元件和匹配液体的装置放置于立式干涉仪工件支架上，静止一段时间，直至液面稳定；

步骤（4）：按照普通立式干涉仪的常规操作步骤，检测并读取光学元件的面形数据；

步骤（5）：取下匹配液体盛放槽，并依次取下光学元件及光学元件支架，倒出匹配液体，用自来水冲洗光学元件及匹配液体盛放槽并晾干。

本发明的原理在于：

根据菲涅耳原理，光线垂直入射时在介质表面的反射率R可以通过下式计算：

R=(na-nbna+nb)2]]>

其中：n_a，n_b分别为界面两侧的介质折射率由上式可知，当n_a≈n_b时，R≈0，即此时反射光几乎消失。而透射率R即可通过下式（2）来计算：