[发明专利]基于级联补偿器的未知深度光学自由曲面检测装置及方法

权利要求书

1.基于级联补偿器的未知深度光学自由曲面检测装置，其特征在于：包括依次水平设置的干涉仪(L1)、混合补偿系统(L2)和被测自由曲面(L3)；

所述混合补偿系统(L2)包括两个级联的变形反射镜(S11、S13)、一个部分补偿器(S14)、一个偏振分束器(S9)、两个可调谐波片(S10、S12)，所述两个可调谐波片(S10、S12)对称设置在偏振分束器(S9)的上、下两侧光路上，所述偏振分束器(S9)的上、下两侧光路上位于可调谐波片(S10、S12)的外侧对称设有变形反射镜(S11、S13)；所述部分补偿器(S14)给旋转对称像差补偿，变形反射镜(S11、S13)给非旋转对称像差补偿；

所述干涉仪(L1)的p偏振光进入所述混合补偿系统(L2)的偏振分束器(S9)后被全部反射，穿过第一可调谐波片(S10)到达第一变形反射镜(S11)，经过第一变形反射镜(S11)反射后，光束再次通过第一可调谐波片(S10)，成为s偏振光，所有光束全部透过偏振分束器(S9)，穿过第二可调谐波片(S10)后到达第二变形反射镜(S13)，经第二变形反射镜(S13)反射后，再次通过第二可调谐波片(S10)，重新成为p偏振光，所述新的p偏振光全部由偏振分束器(S9)反射，穿过部分补偿器(S14)后到达被测自由曲面(L3)，并被被测自由曲面(L3)反射回所述混合补偿系统(L2)，其反射光束按入射光路原路返回至干涉仪(L1)。

2.根据权利要求1所述的基于级联补偿器的未知深度光学自由曲面检测装置，其特征在于：所述干涉仪(L1)为菲索结构或泰曼格林结构干涉仪。

3.根据权利要求2所述的基于级联补偿器的未知深度光学自由曲面检测装置，其特征在于：所述干涉仪(L1)为泰曼格林结构干涉仪，包括依次水平设置的激光器(S1)、扩束器(S2)、分束器(S3)，所述分束器(S3)的上侧光路上设置有参考反射镜(S4)，所述分束器(S3)的下侧光路上依次设置有成像透镜(S7)、CCD(S8)；

所述激光器(S1)出射的细光束被扩束器(S2)扩束后，经分束器(S3)将扩束器(S2)传输的准直光束分为两部分，其中一路被分束器(S3)反射，然后在被参考反射镜(S4)反射后再次到达分束器(S3)作为参考光束；另一路透过分束器(S3)继续传输，到达混合补偿系统(L2)，经过混合补偿系统(L2)的像差校正后的波形与被测自由曲面(L3)的表面匹配，该另一路波束被被测自由曲面(L3)反射，再次到达混合补偿系统(L2)；当波再次经过混合补偿系统(L2)时，将接受另一次像差校正，变成准直波束，准直波束返回干涉仪(L1)，作为测试光束；所述测试光束和参考光束在分束器(S3)处发生干涉，通过成像透镜(S7)将干涉图成像到CCD(S8)上，通过CCD(S8)接收的干涉图对混合补偿系统(L2)进行解耦反馈控制，以产生干涉仪可分辨的稀疏干涉图，用以测量被测自由曲面(L3)的面形。

4.一种基于权利要求1所述的基于级联补偿器的未知深度光学自由曲面检测装置的检测方法，其特征在于：包括级联DM解耦平均技术和DM时分监测技术，其中级联DM解耦平均技术用于防止第一变形反射镜(S11)和第二变形反射镜(S13)出现像差矫正耦合，并且用于实现像差平均分担；DM时分监测技术用于避免单独设置DM监测系统，直接使用干涉仪本身实现DM表面监测。