專利名稱：準(zhǔn)直光束的檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種準(zhǔn)直光束的檢測裝置。
背景技術(shù)：
大口徑光學(xué)系統(tǒng)在天文光學(xué)、空間光學(xué)、地基空間目標(biāo)探測與識別、慣性約束聚變等高技術(shù)領(lǐng)域都得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著大口徑光學(xué)元件的制造技術(shù)水平的進(jìn)步， 大口徑光學(xué)元件向著更高精度、更大口徑方向發(fā)展。大口徑干涉儀系統(tǒng)是檢測大口徑光學(xué)元件面形誤差的有效儀器。為了保證干涉儀的測量精度，干涉儀的測試光必須具有很高的準(zhǔn)直性。這就要求大口徑干涉儀系統(tǒng)中的大口徑準(zhǔn)直物鏡具有非常高的加工精度和裝調(diào)精度，但是常用的大口徑準(zhǔn)直光束檢測設(shè)備價格高、研制周期長，因而它的實用性受到很大的限制。常規(guī)的準(zhǔn)直光束的檢測方法有夏克-哈特曼法和剪切干涉法。其中，夏克-哈特曼法用一個透鏡陣列對準(zhǔn)直光束進(jìn)行分割取樣然后聚焦，根據(jù)焦斑的位置反求準(zhǔn)直光束的波前分布。該方法適合測量小口徑準(zhǔn)直光束的波前分布，如果測量大口徑準(zhǔn)直光束，則需要一個特殊設(shè)計的光學(xué)匹配系統(tǒng)，在公開號為CN1464968A的中國專利文獻(xiàn)中公開了具有光學(xué)匹配系統(tǒng)的測量系統(tǒng))，該光學(xué)匹配系統(tǒng)需要一個口徑不小于被測準(zhǔn)直光束口徑的高精度的聚焦透鏡，這增加了檢測系統(tǒng)的復(fù)雜度，也大大增加了檢測成本。例如，對于應(yīng)用于慣性約束聚變系統(tǒng)中的口徑為610mm或以上的準(zhǔn)直光束而言，夏克-哈特曼法不將會導(dǎo)致檢測成本大大提高。剪切干涉法是準(zhǔn)直光束檢測的重要方法，在公開號為CN1055600A的中國專利文獻(xiàn)中公開了一種剪切干涉儀。有關(guān)桿剪切干涉儀的具體結(jié)構(gòu)可參考該中國專利文獻(xiàn)。但是剪切干涉法需要一個口徑至少與被檢準(zhǔn)直光束口徑相當(dāng)?shù)母呔?、高均勻性的剪切板。通常要求剪切板的口徑是被檢準(zhǔn)直光束口徑的^倍。對于口徑為610mm的準(zhǔn)直光束而言，需要一個口徑為862mm的高精度、高均勻性的剪切板，該剪切板的費用將是非常高。因而，需要研制結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的對大口徑準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的準(zhǔn)直光束進(jìn)行檢測的設(shè)備。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種準(zhǔn)直光束的檢測裝置；本裝置可顯著擴大空間測量范圍、提高測量精度和降低檢測成本。本實用新型提供的一種準(zhǔn)直光束的檢測裝置，包括直線導(dǎo)軌、光束采樣子裝置和采樣子光束接收處理子裝置；其中，所述直線導(dǎo)軌的長度不小于待測準(zhǔn)直光束的最大束寬，且該直線導(dǎo)軌垂直于所述待測準(zhǔn)直光束照射方向設(shè)置于光路中；所述光束采樣子裝置設(shè)置于所述直線導(dǎo)軌上，并可沿該直線導(dǎo)軌滑動；所述采樣子光束接收處理子裝置相對于所述光束采樣子裝置設(shè)置，并對準(zhǔn)所述光束采樣子裝置出射子光束的方向。優(yōu)選的，所述光束采樣子裝置為五棱鏡；五棱鏡設(shè)置于所述直線導(dǎo)軌上，并使其主截面銳角的其中一邊所在面朝向來光方向，該面稱為光束入射面；另一邊所在面為光束出射面?？蛇x的，所述五棱鏡為兩個相同的四棱鏡拼接而成?？蛇x的，所述光束采樣子裝置為雙反射鏡，且兩反射鏡反射面相對，夾角為銳角。可選的，所述光束采樣子裝置為紫外響應(yīng)光學(xué)元件?？蛇x的，所述直線導(dǎo)軌為具有二維ZY方向?qū)虻难b置。可選的，所述導(dǎo)軌上設(shè)置有光柵尺?？蛇x的，所述子光束接收處理子裝置包括成像透鏡和(XD?？蛇x的，所述CXD為紫外增強型(XD?？蛇x的，產(chǎn)生準(zhǔn)直光束的裝置包括沿光軸依次設(shè)置的激光光源、聚焦透鏡和準(zhǔn)直透鏡。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的準(zhǔn)直光束的檢測裝置中，通過直線導(dǎo)軌、五棱鏡或起到相同作用的光學(xué)元件作為采樣裝置，對大口徑準(zhǔn)直光束進(jìn)行采樣并掃描，獲得整個光束的波前分布，并進(jìn)一步判斷該光束是否是準(zhǔn)直光束；該裝置不需要高精度和大口徑的光學(xué)檢測元件，相比傳統(tǒng)的夏克-哈特曼法和剪切干涉法的檢測裝置，該裝置可顯著擴大空間測量范圍、提高測量精度和降低檢測成本。在本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案中，采用五棱鏡作為采樣裝置，在采樣后將子光束旋轉(zhuǎn)90度，從而將光束的縱向調(diào)焦轉(zhuǎn)換為橫向?qū)?zhǔn)，可提高準(zhǔn)直光束檢測的精度。

圖1為本實用新型的準(zhǔn)直光束的檢測裝置的實施例的示意圖；圖2為應(yīng)用本實用新型的準(zhǔn)直光束的檢測裝置采樣后的采樣光束斜率測量的示意圖；圖3為直線導(dǎo)軌在Y方向升降的示意圖。
具體實施方式
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。圖1為本實用新型的準(zhǔn)直光束的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖1，本實施例中，待測裝置光束為紫外激光光束，產(chǎn)生該紫外激光光束的裝置包括依次設(shè)置的激光器1、 聚焦透鏡2和準(zhǔn)直透鏡3。激光器1輸出的光束被聚焦透鏡2聚焦，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡3準(zhǔn)直后得到準(zhǔn)直光束，聚焦透鏡2的后焦點與準(zhǔn)直透鏡3的前焦點重合，該準(zhǔn)直透鏡3為大口徑物鏡，也成為大口徑準(zhǔn)直物鏡3。其中，所述激光器1的波長為355nm，功率大于四麗。大口徑準(zhǔn)直物鏡3的口徑為610mm，焦距為3000mm ；其F數(shù)(焦距與口徑之比)約為4. 9，聚焦透鏡2的F數(shù)小于大口徑準(zhǔn)直物鏡3的F數(shù)。由于在實際情況下，大口徑準(zhǔn)直物鏡3的加工誤差和裝調(diào)誤差，經(jīng)過大口徑準(zhǔn)直
4物鏡3之后的準(zhǔn)直光束并非是理想的準(zhǔn)直光束，而會具有較大的相差。因而需要用本實用新型的實施例的檢測裝置對該光束進(jìn)行檢測，測量經(jīng)過該大口徑準(zhǔn)直透鏡3產(chǎn)生的光束的波前分布，并判斷大口徑準(zhǔn)直物鏡3是否滿足使用條件，在不滿足時指導(dǎo)該大口徑準(zhǔn)直物鏡3的返修和調(diào)整。本實施例中，準(zhǔn)直光束的檢測裝置包括直線導(dǎo)軌4、五棱鏡5和由成像透鏡6和 CXD 7組成的采樣子光束接收處理子裝置。其中，所述直線導(dǎo)軌4設(shè)置于待測準(zhǔn)直光束的光路中，且該直線導(dǎo)軌垂直于準(zhǔn)直光束的照射方向設(shè)置(即垂直于大口徑準(zhǔn)直物鏡3的光軸)。本實施例中，光束照射方向定為X方向，則直線導(dǎo)軌4可設(shè)置為Z方向。所述直線導(dǎo)軌4的長度不小于待測準(zhǔn)直光束的最大束寬。五棱鏡5設(shè)置于所述直線導(dǎo)軌4上，并可以沿該直線導(dǎo)軌4滑動。在五棱鏡5設(shè)置于該直線導(dǎo)軌4上后，使五棱鏡5的主截面銳角的其中一邊所在的面朝向來光方向，該面稱為光束入射面；根據(jù)五棱鏡的結(jié)構(gòu)，可知另一邊所在面為光束出射平面，稱為光束出射面。成像透鏡6和CXD 7同軸設(shè)置，且成像透鏡6設(shè)置于光束出射面和CXD 7之間，五棱鏡5出射的光束經(jīng)成像透鏡6后由CXD 7接收。上述的裝置中，可設(shè)置于五棱鏡5邊長大于10mm，五棱鏡沿直線導(dǎo)軌4每次移動的距離小于10mm。五棱鏡5主截面的中心高度與大口徑準(zhǔn)直物鏡3的光軸高度平齊。經(jīng)過大口徑準(zhǔn)直物鏡3之后的準(zhǔn)直光束在照射到五棱鏡5上之后，部分光束經(jīng)過五棱鏡5的光束入射面，并經(jīng)過兩次反射后垂直轉(zhuǎn)向由光束出射面出射，接著被成像透鏡成像6后由CXD 7 接收。五棱鏡5沿著直線導(dǎo)軌4掃描整個準(zhǔn)直光束的束寬，即可在CCD7上依次獲得整個準(zhǔn)直光束該維度的分布。可見，五棱鏡的作用是把大口徑的準(zhǔn)直光束分割成很多個小口徑準(zhǔn)直子光束，然后將沿X方向的光束轉(zhuǎn)到Z方向。小口徑準(zhǔn)直光束被成像透鏡6聚焦到CCD7 上。此外，由于準(zhǔn)直光束截面為二維的，故可設(shè)置該直線導(dǎo)軌為具有^方向?qū)虻碾p導(dǎo)軌，將五棱鏡放置于Z方向?qū)к壣?，Z方向?qū)虻膶?dǎo)軌可沿Y方向?qū)к壱苿樱鐖D3所示， 兩導(dǎo)軌可設(shè)置于光學(xué)隔振平臺10上。從而可實現(xiàn)對準(zhǔn)直光束截面二維方向的掃描。為記錄五棱鏡5于直線導(dǎo)軌3上的相對位置，還可以在直線導(dǎo)軌10上設(shè)置光柵尺，這樣，五棱鏡5在導(dǎo)軌上的相對位置可精確的顯示在數(shù)顯器上，并被記錄下來。由于上述的實施例中，激光器為紫外激光器，產(chǎn)生的待測準(zhǔn)直光束也為紫外光束， 故五棱鏡5和成像透鏡均需要采用紫外透過率較高的材料，例如融石英；CXD 7也需要是紫外響應(yīng)增強型的，尤其在355nm附近波段的響應(yīng)增強。若成像透鏡6的焦距為f，CXD 7的像素尺寸小于8微米，如圖2所示，CXD記錄下的小口徑準(zhǔn)直光束的焦斑中心與CXD 7中心位置在X方向的距離為d，則小口徑準(zhǔn)直光束在X方向的斜率為
權(quán)利要求1.一種準(zhǔn)直光束的檢測裝置，其特征在于，包括直線導(dǎo)軌、光束采樣子裝置和采樣子光束接收處理子裝置；其中，所述直線導(dǎo)軌的長度不小于待測準(zhǔn)直光束的最大束寬，且該直線導(dǎo)軌垂直于所述待測準(zhǔn)直光束照射方向設(shè)置于光路中；所述光束采樣子裝置設(shè)置于所述直線導(dǎo)軌上，并可沿該直線導(dǎo)軌滑動； 所述采樣子光束接收處理子裝置相對于所述光束采樣子裝置設(shè)置，并對準(zhǔn)所述光束采樣子裝置出射子光束的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直光束的檢測裝置，其特征在于，所述光束采樣子裝置為五棱鏡；五棱鏡設(shè)置于所述直線導(dǎo)軌上，并使其主截面銳角的其中一邊所在面朝向來光方向，該面稱為光束入射面；另一邊所在面為光束出射面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的準(zhǔn)直光束的檢測裝置，其特征在于，所述五棱鏡為兩個相同的四棱鏡拼接而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直光束的檢測裝置，其特征在于，所述光束采樣子裝置為雙反射鏡，且兩反射鏡反射面相對，夾角為銳角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的準(zhǔn)直光束的檢測裝置，其特征在于，所述光束采樣子裝置為紫外響應(yīng)光學(xué)元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直光束的檢測裝置，其特征在于，所述直線導(dǎo)軌為具有二維ZY方向?qū)虻难b置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的準(zhǔn)直光束的檢測裝置，其特征在于，所述導(dǎo)軌上設(shè)置有光柵尺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直光束的檢測裝置，其特征在于，所述子光束接收處理子裝置包括成像透鏡和CXD。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的準(zhǔn)直光束的檢測裝置，其特征在于，所述CCD為紫外增強型CCD。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直光束的檢測裝置，其特征在于，產(chǎn)生準(zhǔn)直光束的裝置包括沿光軸依次設(shè)置的激光光源、聚焦透鏡和準(zhǔn)直透鏡。
專利摘要本實用新型提供一種準(zhǔn)直光束的檢測裝置，包括直線導(dǎo)軌、光束采樣子裝置和采樣子光束接收處理子裝置；其中，所述直線導(dǎo)軌的長度不小于待測準(zhǔn)直光束的最大束寬，且該直線導(dǎo)軌垂直于所述待測準(zhǔn)直光束照射方向設(shè)置于光路中；所述光束采樣子裝置設(shè)置于所述直線導(dǎo)軌上，并可沿該直線導(dǎo)軌滑動；所述采樣子光束接收處理子裝置相對于所述光束采樣子裝置設(shè)置，并對準(zhǔn)所述光束采樣子裝置出射子光束的方向。本裝置可顯著擴大空間測量范圍、提高測量精度和降低檢測成本。
文檔編號G01B9/02GK202216766SQ20112035208
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者徐建程, 董玥 申請人:浙江師范大學(xué)