[发明专利]一种大口径反射镜面形的检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及光学元件检测技术领域，特别涉及一种大口径反射镜面形的检测装置及检测方法，包括：干涉仪、球面标准镜、单光楔补偿器、待检镜和调整装置；球面标准镜放置在干涉仪和单光楔补偿器之间，待检镜放置在单光楔偿器的另一侧；干涉仪发出激光照射到球面标准镜上后转换为球面波，经单光楔补偿器之后照射在所述待检镜上，并被待检镜反射，再次经过单光楔补偿器、球面标准镜回到激光干涉仪并与球面标准镜参考面反射的参考光叠加，形成干涉条纹；通过调整各个部件的位置直至所述干涉条纹数目最少，以得到待检镜各个子孔径的面形信息。本申请提供的检测装置扩大了子孔径拼接检测的动态范围；减少了子孔径的数量和误差传递，提高了检测的精度。

技术领域

本申请涉及光学元件检测技术领域，特别涉及一种大口径反射镜面形的检测装置及检测方法。

背景技术

现有的检测大口径凸非球面反射镜的方法主要有轮廓检测法，Hindle球补偿法，Null lens补偿法，CGH补偿法，子孔径拼接法。其中轮廓检测法检测精度低，只适用于研磨阶段，Hindle球补偿法只能检测二次曲面，Null lens补偿法很难制作大口径的补偿器，造价昂贵，CGH补偿法受现有CGH制作工艺的限制，不能制作大口径的CGH。子孔径拼接检测法是利用小口径光学元件通过拼接的方法检测大口径光学元件的手段，其最初由美国Arizona光学中心的C.J.Kim提出，并经过30多年的发展，子孔径拼接检测技术不断完善，已经能够检测中小口径的浅度凸非曲面反射镜，然而在应对大口径凸非球面的面形检测中，单独使用拼接检测会使得子孔径的数目繁多，检测时间较长，数据处理复杂，增加了误差的传递，使得拼接检测的精度受限。

为解决上述问题QED公司将双光楔补偿元件和子孔径拼接仪结合，提出一种双光楔检测法，国防科技大学将双CGH补偿元件和子孔径拼接仪结合，提出过类似的检测方法；但是双光楔的使用会严重损耗干涉仪自身的检测口径，增加子孔径的数量，造成误差传递；并且由于双CGH补偿元件在实际的检测过程中，调整难度大，减少子孔径数量的能力有限等原因，这种补偿方法很难作为实际的检测手段。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种大口径反射镜面形的检测装置及检测方法，以解决现有技术中双光楔实际实用性不佳的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种大口径反射镜面形的检测装置，所述检测装置包括：干涉仪、球面标准镜、单光楔补偿器、待检镜以及调整装置；

所述球面标准镜放置在所述干涉仪和所述单光楔补偿器之间，所述待检镜放置在所述单光楔偿器的另一侧；

其中，所述单光楔补偿器根据所述待检镜的几何参数进行设计得到，所述调整装置包括多个，分别放置在所述干涉仪、单光楔补偿器和待检镜的下方；

所述干涉仪发出激光照射到所述球面标准镜上后转换为球面波；所述球面波经所述单光楔补偿器之后照射在所述待检镜上，并被所述待检镜反射，再次经过所述单光楔补偿器、球面标准镜回到所述激光干涉仪并与所述球面标准镜参考面反射的参考光叠加，形成干涉条纹；通过所述调整装置调整所述干涉仪和/或所述单光楔补偿器或/和所述待检镜的位置直至所述干涉条纹数目最少，以得到待检镜各个子孔径的面形信息。

可选地，所述球面标准镜满足：F≥R，r₀r；

其中，F为所述球面标准镜的F/#，R为所述待检镜的R/#，r₀为所述球面标准镜的光学面曲率半径，r为所述待检镜的曲率半径。

可选地，所述单光楔补偿器根据所述待检镜的几何参数进行设计得到，包括：

根据所述待检镜的几何参数进行子孔径规划，计算所述待检镜每个子孔径的偏离量；

将所述偏离量分别输入到预先建立的光楔像差模型中，以得到所述单光楔补偿器的几何参数；

根据所述几何参数制备所述单光楔补偿器。