[发明专利]一种大口径光学元件平面面形绝对检测方法

说明书

本申请涉及光学元件平面面形检测技术领域，公开了一种大口径光学元件平面面形绝对检测方法，本申请的检测方法只需两块平晶，互检四次以后，经过数据处理就可以计算得到被测镜的面形分布，整个检测过程不需要旋转平晶，测量方法简单易于操作，是一种有效的平面绝对检测方法，并且同时还能够将光学元件的中频面形信息单独提取出来，从而指导标准镜的超光滑表面加工。

技术领域

本申请涉及光学元件平面面形检测技术领域，具体涉及一种大口径光学元件平面面形绝对检测方法。

背景技术

随着现代光学技术的发展，整个光学系统发展迅猛。在光刻机、空间望远镜等为代表的大口径光学系统，对光学元件面形加工质量的要求越来越高，从而使得对光学元件面形检测精度要求不断提高。干涉测量利用测量光与参考光之间的光程差形成干涉条纹，从中解算表面高度，因此，测量结果中包含了参考镜的形貌信息，属于一种“相对测量”。当被测镜精度要求较低、或参考镜精度较高(至少高出被测镜一个数量级)时，可以认为相对测量结果就是被测镜的真实形貌；而当二者精度相当时，必须将参考镜的形貌从中剔除，得到被测镜形貌，这种测量方式为“绝对测量”。绝对测量可实现纳米精度的面形测量，逐渐成为光学检测的关键技术。

目前常用的绝对干涉检测方法是三板互检法，它要求三块平板以不同的相对位置两两组合，分别作为透射平板及反射平板，互检四次后，经过数据处理，即可以得到三块平板各自的面形误差。但是，三板互检法测量过程复杂，不易操作，并且由于测量过程需要旋转标准反射平晶，因此还存在测量稳定性较低的问题；并且由于现代光学对超高精度平面镜要求对低频面形精度，同时对中频面形信息也需要进行一定考虑，而目前的检测方法并不能够得到光学元件的中频面形信息。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题和缺陷，本申请提供了一种大口径光学元件平面面形绝对检测方法，与三面互检法相比，本申请的检测方法只需两块平晶就可以计算得到被测镜的面形分布，测量方法简单，易于操作，是一种有效的平面绝对检测方法，并且同时还能够将光学元件的中频面形信息单独提取出来，从而指导标准镜的超光滑表面加工。

为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：

一种大口径光学元件平面面形绝对检测方法，所述方法采用两个平面镜互检的方式，实现平面镜的面形绝对检测，具体步骤如下：

步骤S1.沿相移干涉仪输出光束方向依次设置参考镜和被测镜，定义光轴方向为z轴，垂直于光轴的平面为xy平面，分别记录此时参考镜和被测镜在x轴和y轴方向上的位置信息，此时被测镜所处的位置为其初始位置；

步骤S2.在初始位置处，相移干涉仪发出的光束依次照射到参考镜和被测镜上，被测镜的第二平面反射的光和参考镜的第一平面反射的光沿原路返回进入相移干涉仪，并在干涉仪中形成相应的干涉测试条纹图像，计算机对上述干涉测试条纹图像进行数据处理，得到初始位置时第一平面和第二平面的相对测量结果h⁰；

h⁰(x,y)＝h_test(x,y)-h_ref(x,y) 式(1)；

其中，(x,y)表示像素坐标；h_test(x,y)表示被测镜在初始位置的形貌；h_ref(x,y)表示参考镜在初始位置的形貌；

步骤S3.将被测镜从步骤S1的初始位置沿x轴方向平移，相移干涉仪发出的光束依次照射到参考镜和被测镜上，被测镜的第二平面反射的光和参考镜的第一平面反射的光沿原路返回进入相移干涉仪，并在干涉仪中形成相应的干涉测试条纹图像，计算机对上述干涉测试条纹图像进行数据处理，得到沿x轴方向平移后，第一平面和第二平面的相对测量结果h^Δx；

h^Δx(x,y)＝h_test(x+Δx,y)-h_ref(x,y) 式(2)；