[发明专利]多波长激光干涉仪

说明书

一种多波长激光干涉仪，该装置包括：激光器、孔径光阑、扩束次镜、针孔光阑、分光棱镜、准直主镜、透射标准镜、压电陶瓷换能器、待测平面元件、反射标准镜、成像透镜、高光谱相机和计算机。本发明装置中的准直主镜为三透镜，成像透镜与扩束次镜参数完全相同且为单透镜；为了减小本发明装置中透镜的加工难度和降低整套系统光路装调的难度，本发明装置中的扩束次镜和准直主镜各有1个面可为平面。本发明能在600nm～1600nm波长范围内，能对待测的平面光学元件的透射波前或反射波前进行测量。

技术领域

本发明涉及平面光学元件，特别是一种用于平面光学元件干涉测量的多波长激光干涉仪。

背景技术

激光干涉技术是以光的干涉原理为基础的一种光学计量方法，是目前公认的检测光学元件表面质量最有效和最准确的技术手段之一。国内外常用的激光干涉仪的工作波长为单波长，以632.8nm、1053nm或1064nm波长居多。然而，对于一些表面镀了窄带滤光膜的光学元件而言，它们在632.8nm、1053nm或1064nm波长下的反射率大于99％或透射率大于99％，致使市面上常用的激光干涉仪采集不到所需要的干涉条纹，从而无法对它们进行检测。

例如，太阳滤镜作为空间激光通信系统中的一个重要元器件，能阻挡太空中的大部分波段和保护通信系统内部的元器件不受太阳光和外太空光辐射的影响等，在激光遥感、激光雷达和激光测距等众多通信工程中作为滤光窗使用。常用的一种太阳滤镜其双面皆镀有双带通滤光膜，它在808nm和1550nm波长下具有很高的透射率，在510nm～780nm、835nm～1500nm和600nm～1700nm等波段下具有很高的反射率，该滤光镜的透射波前质量尤其影响着空间激光通信系统的成像性能。然而，国内外常用的632.8nm、1053nm和1064nm激光干涉仪均无法对其透射波前质量实现高精度检测。

再例如，在白天量子通信的系统中，存在着一个864nm波长的窄带体全息光栅(VBG)滤光镜(FWHM＝0.05nm)，其作用是抑制自发拉曼散射和降低系统中的太阳背景噪声，其反射波前尤其影响着回收信号的质量。然而，该滤光镜仅反射864nm波长，导致国内外常用的632.8nm、1053nm和1064nm激光干涉仪皆无法对其反射波前质量(或表面面形误差)进行检测。

如果针对不同检测波长的需求，分别购买工作在不同波长下的激光干涉仪，虽可对包括但不限于以上两种滤光镜的相关参数进行测量，但这样会要求使用者同时购买多台激光干涉仪，检测成本将翻倍增加。

在以往的研究中，很少见在一个装置中能实现在多种波长下进行干涉检测且工作波段宽带大于等于1000nm的报道。在发明专利《双波长斐索激光干涉仪》(CN104315971A)中，发明人的装置仅能在400nm到800nm之间且波长间隔大于100nm以上的任意两个波长下工作，不能实现在多种(三种或三种以上)波长下进行工作的特点，且该系统支持的光源波段还不能满足红外波段(如：808nm、852nm、864nm、1064nm、1310nm和1550nm等波长)下的测量需求。在发明专利《双通道双波长干涉检测装置》(CN106197258A)中，发明人的装置能在任意两种波长下工作，因其采用的是两套波长一一对应的光学系统，很难实现在多种波长下进行光学元件干涉测量。

发明内容

本发明为了解决市面上大部分激光干涉仪只有一种输出波长的缺陷，提出一种多波长激光干涉仪。该装置能在600nm～1600nm波长范围内对平面光学元件的透射波前或反射波前进行测量，工作波长涵盖632.8nm、1053nm和1064nm，并弥补了现有的632.8nm、1053nm和1064nm等单波长激光干涉仪不能在其他多种波长下工作的缺陷。

本发明的技术解决方案如下：