專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)玻璃均勻性測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃，特別是一種光學(xué)玻璃均勻性測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，尤其適用于大尺寸高精度光學(xué)玻璃材料的均勻性測(cè)試。

背景技術(shù)：
近年來(lái)用于激光約束聚變的大能量、高功率激光裝置發(fā)展迅猛，如美國(guó)的NIF和中國(guó)的“神光”，這些激光裝置需要大量的大尺寸(對(duì)角線0.5～1m)平面類(lèi)透射激光光學(xué)元件。激光系統(tǒng)對(duì)這類(lèi)光學(xué)元件的透射波面誤差的要求一般在0.25～0.1λ(P-V值)。要加工出精度如此高的光學(xué)元件，一方面對(duì)材料的光學(xué)均勻性提出要求非常高，因?yàn)楹穸葹?0mm的玻璃材料，局部折射率10-6量級(jí)的變化，其單次透射光波引起的畸變就達(dá)到0.1λ(n取1.53，λ取0.633μm)；另一方面在玻璃的均勻性確定的情況下，假如能夠測(cè)量出均勻性的分布情況就可以在光學(xué)加工中采取加工補(bǔ)償?shù)霓k法獲得整個(gè)透射波面滿足要求的光學(xué)元件，這在大尺寸激光平面光學(xué)元件的加工中是尤為重要的。
郭培基，余景池等人研制了采用激光干涉儀的高精度光學(xué)玻璃光學(xué)均勻性測(cè)量?jī)x(《激光雜志》2004年第25卷第3期)。該光學(xué)玻璃的均勻性測(cè)試裝置示意圖見(jiàn)圖1。它是通過(guò)四步測(cè)量方法得到被測(cè)樣品均勻性的絕對(duì)測(cè)量值，見(jiàn)圖2。
在已知的如圖1和圖2所示的光學(xué)玻璃均勻性測(cè)試裝置和測(cè)試方法中由激光器1發(fā)射的激光束經(jīng)消相干和照明整形等環(huán)節(jié)，經(jīng)分束器2，再經(jīng)擴(kuò)束系統(tǒng)3擴(kuò)束至工件所需的光束口徑，之后平行光束經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)平面鏡4，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)平面鏡4后表面反射的一路光束返回，另一路光束繼續(xù)通過(guò)被測(cè)工件5到達(dá)后反射鏡6之后返回，兩路光束先后通過(guò)分束器2再經(jīng)成像物鏡7在CCD8的像面上產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋通過(guò)圖像采集在計(jì)算機(jī)9系統(tǒng)中進(jìn)行分析計(jì)算。圖1所描繪測(cè)試裝置所采集的干涉圖不僅包含了被測(cè)工件均勻性的信息，而且包括了系統(tǒng)的誤差、前后標(biāo)準(zhǔn)面誤差和工件本身的前后表面的誤差。圖2中步驟一，標(biāo)準(zhǔn)平面鏡4-1的后標(biāo)準(zhǔn)面反射參考波與被測(cè)工件的前表面5-1反射波相干成像數(shù)據(jù)采集為M1(x，y)；步驟二，標(biāo)準(zhǔn)平面鏡的后標(biāo)準(zhǔn)面4-1反射參考波與被測(cè)工件的后表面5-2反射波相干成像數(shù)據(jù)采集為M2(x，y)；步驟三，標(biāo)準(zhǔn)平面鏡的后標(biāo)準(zhǔn)面4-1反射參考波與后反射鏡面6-1反射后再經(jīng)過(guò)被測(cè)工件的反射波相干成像數(shù)據(jù)采集為M3(x，y)；步驟四，標(biāo)準(zhǔn)平面鏡的后標(biāo)準(zhǔn)面4-1反射參考波直接與后反射鏡面6-1反射被相干成像數(shù)據(jù)采集為M4(x，y)；通過(guò)圖2所示的四步測(cè)量法可以解出被測(cè)工件的折射率均勻性的絕對(duì)數(shù)據(jù) Δn(x，y)＝{(n0-1)〔M1(x，y)-M2(x，y)〕+n0〔M3(x，y)-M4(x，y)〕}/2t (光學(xué)玻璃光學(xué)均勻性的絕對(duì)測(cè)量技術(shù)，《激光雜志》2003年第24卷第3期)。
上述方法雖然是一種絕對(duì)的測(cè)量方法，但是需要通過(guò)上述四個(gè)步驟去除系統(tǒng)引入的誤差，每次測(cè)量都需要得到一定精度的干涉條紋，不然引入誤差量會(huì)很大。而且，所述的四步測(cè)量是在不同的時(shí)間段完成，由于時(shí)間差引入的空氣擾動(dòng)和氣流造成的誤差不能夠剔除掉。被測(cè)工件仍然需要加工到一定的面形精度。


發(fā)明內(nèi)容
為了更加精確和方便的測(cè)量光學(xué)玻璃的均勻性，本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)玻璃均勻性測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，該裝置應(yīng)能直接測(cè)量表面不進(jìn)行預(yù)加工的光學(xué)玻璃的均勻性。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試裝置，其特點(diǎn)是包括干涉儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng) 干涉儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由激光器、分束器、擴(kuò)束物鏡、成像物鏡、CCD相機(jī)和圖像采集處理器組成，其位置關(guān)系是激光器發(fā)出的激光透過(guò)分束器經(jīng)擴(kuò)束物鏡擴(kuò)束準(zhǔn)直后照射置于液槽中的待測(cè)光學(xué)玻璃，該擴(kuò)束物鏡又收集由所述的液槽方向的反射光束經(jīng)分束器反射后，由成像物鏡成像被所述的CCD相機(jī)攝像并傳送給圖像采集處理器； 待測(cè)光學(xué)玻璃調(diào)配系統(tǒng)，包括一液槽，在該液槽內(nèi)依次置放托板、花崗巖平板、升降網(wǎng)和待測(cè)光學(xué)玻璃，該液槽設(shè)有排液閥和注液閥，其內(nèi)裝有折射率匹配液，該液槽通過(guò)管道、注液閥與盛有折射率匹配液的液罐相通，所述的液槽置于傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)上，該傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)置于防振臺(tái)上。
所述的干涉儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用固定立式安裝于相對(duì)獨(dú)立的空間，所述的圖像采集處理器獨(dú)立于一測(cè)試房間。
所述的擴(kuò)束物鏡的前表面與所述的液槽內(nèi)的折射率匹配液最高液面的距離為30～80cm。
所述的花崗巖平板上表面的面形的P-V值為λ/10，并鍍制增反模，該增反膜的反射率為40％～70％，λ為激光器的激光波長(zhǎng)。
所述的托板是開(kāi)有多條同心圓槽的板。
所述的折射率匹配液用α溴代鈉和火油配置，與待測(cè)光學(xué)玻璃的折射率相同。
利用上述光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試裝置機(jī)進(jìn)行玻璃均勻性的測(cè)試方法，包括下列步驟 ①打開(kāi)注液閥將配置好的折射率匹配液從液罐緩緩的注入液槽內(nèi)，注入的液體量要能夠浸沒(méi)待測(cè)光學(xué)玻璃，在地球的重力下液面將保持平穩(wěn)和水平，該液面的面形標(biāo)記為A(x，y)，花崗巖平板的標(biāo)準(zhǔn)反射面的面形標(biāo)記為B(x，y)，開(kāi)機(jī)，激光干涉儀的CCD相機(jī)和圖像采集處理器采集由液面反射的波前和通過(guò)液面并由花崗巖平板的標(biāo)準(zhǔn)反射面反射的波前的相干成像，這時(shí)檢測(cè)到的波相差標(biāo)記為H1(x，y) H1(x，y)＝2A(x，y)+2n0B(x，y) (1)， 式中n0是待測(cè)光學(xué)玻璃的折射率，x和y是待測(cè)光學(xué)玻璃的位置坐標(biāo)； ②利用升降網(wǎng)將待測(cè)光學(xué)玻璃緩緩的放入液槽內(nèi)并使待測(cè)光學(xué)玻璃完全被液槽內(nèi)的折射率匹配液浸入，激光干涉儀的CCD相機(jī)和圖像采集處理器采集由液面反射的波前與透過(guò)液面和待測(cè)光學(xué)玻璃后再由花崗巖平板的標(biāo)準(zhǔn)反射面反射的波前相干成像，這時(shí)檢測(cè)的波相差標(biāo)記為H2(x，y) H2(x，y)＝2A(x，y)+2tΔn(x，y)+2n0B(x，y) (2)； ③圖像采集處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由(2)式減去(1)式，得到待測(cè)光學(xué)玻璃的均勻性圖像 Δn(x，y)＝{H2(x，y)-H1(x，y)}/2t。
從上述可以看出，待測(cè)光學(xué)玻璃的均勻性圖像不僅不包含待測(cè)光學(xué)玻璃的面形誤差，也不包含系統(tǒng)和裝置中花崗巖平板的標(biāo)準(zhǔn)反射面的面形誤差，因此本發(fā)明在原理上也是一種玻璃光學(xué)均勻性的絕對(duì)測(cè)量方法。
所述的液槽內(nèi)的折射率匹配液滿足h1+h2＝h， 其中h為未放入待測(cè)光學(xué)玻璃時(shí)，折射率匹配液液面與花崗巖平板上表面的距離；放入待測(cè)光學(xué)玻璃后，h1為待測(cè)光學(xué)玻璃的底面和花崗巖平板的標(biāo)準(zhǔn)反射面之間距，h2為待測(cè)光學(xué)玻璃頂面與折射率匹配液液面之間距。
因?yàn)檎凵渎势ヅ湟耗軌蚝芎玫呐c待測(cè)光學(xué)玻璃表面親和，所以即使不進(jìn)行精密拋光的“毛面”玻璃也可以檢測(cè)。通過(guò)傾斜調(diào)制機(jī)構(gòu)可以在檢測(cè)時(shí)調(diào)整像面上的干涉條紋的疏密，以獲得最佳精度。
本發(fā)明光學(xué)玻璃均勻性測(cè)試裝置，包括干涉儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和待測(cè)光學(xué)玻璃調(diào)配系統(tǒng)。本發(fā)明主要改進(jìn)是干涉儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用菲索型商用激光平面干涉儀或剪切干涉儀級(jí)其附帶軟件并進(jìn)行擴(kuò)束。待測(cè)光學(xué)玻璃調(diào)配系統(tǒng)采用花崗巖材料加工標(biāo)準(zhǔn)反射鏡(熱膨脹系數(shù)低、耐腐蝕)，采用與待測(cè)光學(xué)玻璃的折射率匹配液?；◢弾r平板放置在帶傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)的液槽中，液槽可以循環(huán)注液并控制液面高度。采用網(wǎng)實(shí)現(xiàn)被測(cè)工件的升降。因此本發(fā)明的技術(shù)效果是 1、通過(guò)兩個(gè)測(cè)試步驟就能實(shí)現(xiàn)均勻性的絕對(duì)測(cè)量； 2、不需要對(duì)待測(cè)玻璃進(jìn)行預(yù)加工就可以直接檢測(cè)均勻性； 3、降低了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)反射面的質(zhì)量要求； 4、使用折射率匹配液的液面作為參考反射面，省掉干涉儀測(cè)試的前標(biāo)準(zhǔn)平板，節(jié)約制造成本； 5、減少空氣分布不均和擾動(dòng)的影響。



下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
圖1是已有的光學(xué)玻璃的均勻性測(cè)試儀原理示意圖。
圖2是圖1光學(xué)玻璃均勻性測(cè)試儀的測(cè)試步驟示意圖。
圖3是本發(fā)明光學(xué)玻璃均勻性測(cè)試裝置示意圖。
圖4是本發(fā)明光學(xué)玻璃均勻性測(cè)試裝置的測(cè)試步驟示意圖。
圖5是圖3中托板展開(kāi)示意圖。
圖6是圖3中升降網(wǎng)的展開(kāi)示意圖。

具體實(shí)施例方式 先請(qǐng)參閱圖3，圖3是本發(fā)明光學(xué)玻璃均勻性測(cè)試裝置示意圖。由圖可見(jiàn)，本發(fā)明光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試裝置，包括 干涉儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)31，由激光器31-1、分束器31-2、擴(kuò)束物鏡31-3、成像物鏡31-4、CCD相機(jī)31-5和圖像采集處理器31-6組成，其位置關(guān)系是激光器31-1發(fā)出的激光透過(guò)分束器31-2經(jīng)擴(kuò)束物鏡31-3擴(kuò)束準(zhǔn)直后照射置于液槽32-1中的待測(cè)光學(xué)玻璃33，該擴(kuò)束物鏡31-3又收集由所述的液槽32-1方向的反射光束經(jīng)分束器31-2反射后，由成像物鏡31-4成像被所述的CCD相機(jī)31-5攝像并傳送給圖像采集處理器31-6； 待測(cè)光學(xué)玻璃調(diào)配系統(tǒng)32，包括一液槽32-1，在該液槽32-1內(nèi)依次置放托板32-9、花崗巖平板32-2、升降網(wǎng)32-6和待測(cè)光學(xué)玻璃33，該液槽32-1設(shè)有排液閥32-8和注液閥32-7，其內(nèi)裝有折射率匹配液32-5，該液槽32-1通過(guò)管道、注液閥32-7與盛有折射率匹配液的液罐32-4相通，所述的液槽32-1置于傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)32-3上，該傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)32-3置于防振臺(tái)34上。
所述的干涉儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)31采用固定立式安裝于相對(duì)獨(dú)立的空間，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。所述的圖像采集處理器31-6獨(dú)立于一測(cè)試房間，避免人體在測(cè)試過(guò)程中引入的熱源和氣流。所述的待測(cè)光學(xué)玻璃調(diào)配系統(tǒng)32靠防振臺(tái)34和在測(cè)試房間內(nèi)加防振地基來(lái)保持穩(wěn)定。
所述的擴(kuò)束物鏡31-3的前表面與所述的液槽32-1內(nèi)的折射率匹配液32-5最高液面的距離為30～80cm，距離太長(zhǎng)測(cè)試過(guò)程受氣流的影響就越嚴(yán)重。
所述的花崗巖平板32-2上表面的面形的P-V值為λ/10，并鍍制增反模，該增反膜的反射率為40％～70％，λ為激光器31-1的激光波長(zhǎng)。
花崗巖平板32-2放置在托板32-9上可以減小花崗巖平板的形變量。所述的托板32-9是開(kāi)有多條同心圓槽的板(見(jiàn)圖5)。
通過(guò)液罐32-5和注液閥32-7、排液閥32-8進(jìn)行注液和排液并控制折射率匹配液液面高度，在注液過(guò)程中要緩緩注入避免出現(xiàn)氣泡。
所述的折射率匹配液32-5用α溴代鈉和火油配制，與待測(cè)光學(xué)玻璃的折射率相同。在測(cè)量統(tǒng)一折射率的工件時(shí)，折射率匹配液在一定的檢測(cè)周期內(nèi)可以循環(huán)使用。
待測(cè)光學(xué)玻璃33靠升降網(wǎng)32-6(圖6)實(shí)現(xiàn)升降并與花崗巖平板上表面保持一定的間隙。升降網(wǎng)的網(wǎng)格不要過(guò)密，否則會(huì)影響光束的透過(guò)率。
利用上述光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試裝置機(jī)進(jìn)行光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試方法，包括下列步驟 ①打開(kāi)注液閥32-7將配置好的折射率匹配液緩緩的注入液槽32-1內(nèi)，注入的液體量要能夠浸沒(méi)待測(cè)光學(xué)玻璃33，在地球的重力下液面將保持平穩(wěn)和水平，該液面的面形標(biāo)記為A(x，y)，花崗巖平板32-2的標(biāo)準(zhǔn)反射面的面形標(biāo)記為B(x，y)，開(kāi)機(jī)，激光干涉儀的CCD相機(jī)31-5和圖像采集處理器31-6采集由液面反射的波前和通過(guò)液面并由花崗巖平板32-2的標(biāo)準(zhǔn)反射面反射的波前的相干成像，這時(shí)檢測(cè)到的波相差標(biāo)記為H1(x，y) H1(x，y)＝2A(x，y)+2n0B(x，y) (1)， 式中n0是待測(cè)光學(xué)玻璃的折射率，x和y是待測(cè)光學(xué)玻璃的位置坐標(biāo)； ②利用升降網(wǎng)32-6將待測(cè)光學(xué)玻璃33緩緩的放入液槽32-1內(nèi)并使待測(cè)光學(xué)玻璃33完全被液槽32-1內(nèi)的折射率匹配液32-5浸入，激光干涉儀的CCD相機(jī)31-5和圖像采集處理器31-6采集由液面反射的波前與透過(guò)液面和待測(cè)光學(xué)玻璃33后再由花崗巖平板32-2的標(biāo)準(zhǔn)反射面反射的波前相干成像，這時(shí)檢測(cè)的波相差標(biāo)記為H2(x，y) H2(x，y)＝2A(x，y)+2tΔn(x，y)+2n0B(x，y) (2)； ③圖像采集處理器31-6進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由(2)式減去(1)式，得到待測(cè)光學(xué)玻璃(33)的均勻性圖像 Δn(x，y)＝{H2(x，y)-H1(x，y)}/2t。
所述的液槽內(nèi)的折射率匹配液滿足h1+h2＝h， 其中 h為未放入待測(cè)光學(xué)玻璃33時(shí)，折射率匹配液32-5液面與花崗巖平板32-2上表面的距離， 放入待測(cè)光學(xué)玻璃33后，h1為待測(cè)光學(xué)玻璃33的底面和花崗巖平板32-2的標(biāo)準(zhǔn)反射面之間距，h2為待測(cè)光學(xué)玻璃33頂面與折射率匹配液32-5液面之間距。
下面是一個(gè)具體測(cè)試實(shí)施例，參見(jiàn)圖4 步驟一，注入一定量的折射率匹配液于液槽內(nèi)，液面高出花崗巖平板上表面約h＝20mm(待測(cè)光學(xué)玻璃的厚度40mm左右)。待折射率匹配液液面穩(wěn)定后打開(kāi)激光器31-1和電源，經(jīng)整形和擴(kuò)束的激光束到達(dá)折射率匹配液32-5液面后一部分光返回(圖4中光束1)，剩下的光透過(guò)液體到達(dá)花崗巖平板32-2上表面被反射(圖4中光束2)，上述兩束光相干成像于CCD相機(jī)31-5上，通過(guò)微調(diào)傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)32-3可以改變標(biāo)準(zhǔn)反射面與液面的夾角，從而改變干涉條紋的疏密。由圖像采集與處理系統(tǒng)31-6采集并記錄保存，此時(shí)便記錄了波相差信息H1(x，y)。
步驟二，放入待測(cè)光學(xué)玻璃33，再加注折射率匹配液，使液面上升并完全浸沒(méi)待測(cè)光學(xué)玻璃33，而且待測(cè)光學(xué)玻璃33底面和花崗巖平板32-2上表面之間的間距h1，待測(cè)光學(xué)玻璃33頂面與折射率匹配液液面之間的間距h2，要滿足h1+h2＝h(使液后條件相同以減小測(cè)量誤差)。待折射率匹配液完全和工件表面親和并穩(wěn)定后開(kāi)始第二次測(cè)試。光束到達(dá)折射率匹配液液面仍然由匹配液折射率匹配液32-5液面反射一部分光(圖4中光束1′)，剩下的光將透過(guò)折射率匹配液和待測(cè)光學(xué)玻璃33(由于折射率相同，光束在待測(cè)光學(xué)玻璃33與折射率匹配液液體的分界面上不產(chǎn)生反射和折射)到達(dá)花崗石平板32-2上表面并被反射(圖4中光束2′)。光束1′和光束2′發(fā)生相干成像于CCD上，由圖像采集與處理器31-6采集并記錄保存，此時(shí)記錄了波相差信息H2(x，y)。
步驟三，圖像采集處理器31-6進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由(2)式減去(1)式，得到待測(cè)光學(xué)玻璃(33)的均勻性圖像 Δn(x，y)＝{H2(x，y)-H1(x，y)}/2t。
精度和誤差分析實(shí)際測(cè)量中雖然光束1和光束1′同樣表征的是匹配液32-5液面的反射波前A(x，y)，在平穩(wěn)靜止?fàn)顟B(tài)下為地球的曲率半徑，約相當(dāng)于0.03λ的面形誤差，(λ＝0.6328μm)。雖然該誤差也不包含在測(cè)試誤差內(nèi)，但是，兩次測(cè)量時(shí)實(shí)際上的氣流和環(huán)境狀態(tài)不同，該影響疊加在最終的測(cè)試誤差中，這在測(cè)量時(shí)可引入不確定誤差，因此，在測(cè)試中兩個(gè)步驟的測(cè)量應(yīng)保持環(huán)境條件的一致。影響精度的主要原因還包括干涉儀系統(tǒng)的隨機(jī)誤差，用干涉儀隨機(jī)誤差一般小于λ/30，因此對(duì)于厚為40mm厚度左右的樣品，檢測(cè)精度可以達(dá)到4×10-7。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試裝置，其特征在于包括
干涉儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(31)，由激光器(31-1)、分束器(31-2)、擴(kuò)束物鏡(31-3)、成像物鏡(31-4)、CCD相機(jī)(31-5)和圖像采集處理器(31-6)組成，其位置關(guān)系是激光器(31-1)發(fā)出的激光透過(guò)分束器(31-2)經(jīng)擴(kuò)束物鏡(31-3)擴(kuò)束準(zhǔn)直后照射置于液槽(32-1)中的待測(cè)光學(xué)玻璃(33)，該擴(kuò)束物鏡(31-3)又收集由所述的液槽(32-1)方向的反射光束經(jīng)分束器(31-2)反射后，由成像物鏡(31-4)成像被所述的CCD相機(jī)(31-5)攝像并傳送給圖像采集處理器(31-6)；
待測(cè)光學(xué)玻璃調(diào)配系統(tǒng)(32)，包括一液槽(32-1)，在該液槽(32-1)內(nèi)依次置放托板(32-9)、花崗巖平板(32-2)、升降網(wǎng)(32-6)和待測(cè)光學(xué)玻璃(33)，該液槽(32-1)設(shè)有排液閥(32-8)和注液閥(32-7)，其內(nèi)裝有折射率匹配液(32-5)，該液槽(32-1)通過(guò)管道、注液閥(32-7)與盛有折射率匹配液(32-5)的液罐(32-4)相通，所述的液槽(32-1)置于傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)(32-3)上，該傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)(32-3)置于防振工作臺(tái)(34)上。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試裝置，其特征在于所述的干涉儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(31)采用固定立式安裝于相對(duì)獨(dú)立的空間，所述的圖像采集處理器(31-6)獨(dú)立于一測(cè)試房間。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試裝置，其特征在于所述的擴(kuò)束物鏡(31-3)的前表面與所述的液槽(32-1)內(nèi)的折射率匹配液(32-5)最高液面的距離為30～80cm。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試裝置，其特征在于所述的花崗巖平板(32-2)上表面的面形的P-V值為λ/10，并鍍制增反模，該增反膜的反射率為40％～70％，λ為激光器(31-1)的激光波長(zhǎng)。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試裝置，其特征在于所述的托板(32-9)是開(kāi)有多條同心圓槽的板。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試裝置，其特征在于所述的折射率匹配液用α溴代鈉和火油配置，與待測(cè)光學(xué)玻璃的折射率相同。
7、利用權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試裝置機(jī)進(jìn)行光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試方法，其特征在于包括下列步驟
①打開(kāi)注液閥(32-7)將配置好的折射率匹配液緩緩的注入液槽(32-1)內(nèi)，注入的液體量要能夠浸沒(méi)待測(cè)光學(xué)玻璃(33)，在地球的重力下液面將保持平穩(wěn)和水平，該液面的面形標(biāo)記為A(x，y)，花崗巖平板(32-2)的標(biāo)準(zhǔn)反射面的面形標(biāo)記為B(x，y)，開(kāi)機(jī)，激光干涉儀的CCD相機(jī)(31-5)和圖像采集處理器(31-6)采集由液面反射的波前和通過(guò)液面并由花崗巖平板(32-2)的標(biāo)準(zhǔn)反射面反射的波前的相干成像，這時(shí)檢測(cè)到的波相差標(biāo)記為H1(x，y)
H1(x，y)＝2A(x，y)+2n0B(x，y) (1)，
式中n0是待測(cè)光學(xué)玻璃的折射率，x和y是待測(cè)光學(xué)玻璃的位置坐標(biāo)；
②利用升降網(wǎng)(32-6)將待測(cè)光學(xué)玻璃(33)緩緩的放入液槽(32-1)內(nèi)并使待測(cè)光學(xué)玻璃(33)完全被液槽(32-1)內(nèi)的折射率匹配液(32-5)浸入，激光干涉儀的CCD相機(jī)(31-5)和圖像采集處理器(31-6)采集由液面反射的波前與透過(guò)液面和待測(cè)光學(xué)玻璃(33)后再由花崗巖平板(32-2)的標(biāo)準(zhǔn)反射面反射的波前相干成像，這時(shí)檢測(cè)的波相差標(biāo)記為H2(x，y)
H2(x，y)＝2A(x，y)+2tΔn(x，y)+2n0B(x，y) (2)；
③圖像采集處理器(31-6)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由(2)式減去(1)式，得到待測(cè)光學(xué)玻璃(33)的均勻性圖像
Δn(x，y)＝{H2(x，y)-H1(x，y)}/2t。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)玻璃均勻性的測(cè)試方法，其特征在于所述的液槽內(nèi)的折射率匹配液滿足h1+h2＝h，
其中
h為未放入待測(cè)光學(xué)玻璃(33)時(shí)，折射率匹配液(32-5)液面與花崗巖平板(32-2)上表面的距離，
放入待測(cè)光學(xué)玻璃(33)后，h1為待測(cè)光學(xué)玻璃(33)的底面和花崗巖平板(32-2)的標(biāo)準(zhǔn)反射面之間距，h2為待測(cè)光學(xué)玻璃(33)頂面與折射率匹配液(32-5)液面之間距。
全文摘要
一種光學(xué)玻璃均勻性測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，該裝置包括干涉儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和待測(cè)光學(xué)玻璃調(diào)配系統(tǒng)，干涉儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由激光器、分束器、擴(kuò)束物鏡、成像物鏡、CCD相機(jī)和圖像采集處理器組成，待測(cè)光學(xué)玻璃調(diào)配系統(tǒng)，包括一液槽，在該液槽內(nèi)依次置放托板、花崗巖平板、升降網(wǎng)和待測(cè)光學(xué)玻璃，該液槽設(shè)有排液閥和注液閥，其內(nèi)裝有折射率匹配液，該液槽通過(guò)管道、注液閥與盛有折射率匹配液的液罐相通，所述的液槽置于傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)上，該傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)置于防振臺(tái)上。本發(fā)明能直接測(cè)量表面不進(jìn)行預(yù)加工的光學(xué)玻璃的均勻性，是光學(xué)玻璃折射率均勻性的絕對(duì)測(cè)量，該測(cè)試裝置可以達(dá)到4×10-7精度。
文檔編號(hào)G01N21/88GK101251497SQ200810034819
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日
發(fā)明者張寶安, 朱寶鈐 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所