专利名称：多功能位相差放大数字干涉仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及位相差放大技术，特别是一种多功能位相差放大数字干涉仪，这种干涉仪有着极其广泛的用途，既能测试高分辨大口径的光学波面，如高功率激光器中片状激光圆盘、玻璃棒、YAG晶体等，又可测大口径玻璃平板的表面、透镜的光学质量等等。
背景技术：
近年来，随着高功率激光器的迅猛发展，人们对高功率激光器中所需要的各种光学元件的光学质量的要求也越来越高，一台输出功率为1013W、脉宽为10-12秒的激光器，所需的各种大口径光学元件的数量要达到500块以上。为了获得极高功率输出，激光束要经过多次放大，才能得到预定指标，因此，只要其中一块光学元件质量不好，将导致整台激光器的光束质量下降，毫无疑问检测这些光学元件是非常重要的事件。而检测这些光学元件通常采用美国Zygo公司的干涉仪，一台口径为φ600，精度为λ/10的干涉仪的价格约为人民币1000万元。
Zygo干涉仪的缺点是测试精度低，价格昂贵，原因是他们采用一块标准面与待测面进行干涉比较的方法，这块标准面要求加工精度远高于待测面精度。
发明内容
本发明要解决的技术关键是针对上述技术中的不足，采用中科院上海光机所陈建文、高鸿奕、李儒新和徐至展发明的“数字干涉位相差放大方法”(专利号200510024986.7.)提供一种多功能位相差放大数字干涉仪。本发明可以克服Zygo干涉仪测试精度低，价格昂贵的缺点。
本发明的技术解决方案如下一种多功能位相放大数字干涉仪，包括激光光源，其特征是在该激光光源的激光输出光路上依次设有扩束望远镜和第一分束器，在该第一分束器的反射光路上设第二分束器，该第二分束器的反射光路上有第一全反射镜，一待测样品置于所述的第二分束器和第一全反射镜之间，第一全反射镜的反射光经待测样品透过第二分束器和第二半透半反镜到达CCD，在所述的第一分束器的透射光路上设有第一半透半反镜和第二全反射镜，由第二全反射镜反射的光经所述的第一半透半反镜的反射后经第二半透半反镜反射到达CCD，该CCD的输出端与计算机相连。
所述的激光光源是一台单横模、输出功率为1～100mW的He-Ne激光器，或者是一台脉冲激光器，具有较高的空间相干性和时间相干性。
所述的扩束望远镜是一台能把激光光源输出的光束放大10～100倍的光学系统。
所述的第一分束器和第二分束器都是一块45°入射角情况下，透过50％、反射50％，具有2～4°楔角的介质膜镜。
所述的第一半透半反镜和第二半透半反镜都是一块在45°入射角情况下，透过50％、反射50％的介质膜镜。
所述的样品是一个位相物体，待进行位相差放大的光学系统。该位相差放大的光学系统为玻璃棒、晶体棒、光学平板或透镜等。
所说的CCD是用来记录激光器形成干涉图的记录介质，它对所使用的激光波长有较高的光谱灵敏度。
所说的计算机是一台普通计算机。
本发明的技术效果如下当激光器被扩束望远镜放大50倍以后，被第一分束器分成反射的A、光束和透射的B光束，其中A光束被第二分束器反射，经样品被第一全反射镜反射按原路返回，再次透过样品，穿过第二分束器和第二半透半反镜，到达CCD上，而B光束穿过第一半透半反射镜被第二全反射镜反射，再被第一半透半反射镜反射到达第二半透半反射镜，并被反射，与A束光相遇，在CCD上形成干涉图。存入计算机。
这个干涉图经傅里叶变换、滤波，再逆傅里叶变换，取出位相信息，进行位相差放大或缩小，可获得待测样品的等位相图。
由于本发明不采用高精度标准面板，因而可以克服Zygo干涉仪测试精度低，价格昂贵的缺点。
图1为本发明的多功能位相差放大数字干涉仪的结构示意图具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
先请参阅图1，图1为本发明的多功能位相差放大数字干涉仪实施例的结构示意图，由图可见，本发明多功能位相放大数字干涉仪，包括激光光源1，其特征是在激光光源1的激光输出光路上依次设有扩束望远镜2和第一分束器3，在该第一分束器3的反射光路上设第二分束器5，该第二分束器5的反射光路上有第一全反射镜6，一待测样品8置于所述的第二分束器5和第一全反射镜6之间，第一全反射镜6的反射光经待测样品8透过第二分束器5和第二半透半反镜7到达CCD9，在所述的第一分束器3的透射光路上设有第一半透半反镜4和第二全反射镜10，由第二全反射镜10反射的光经所述的第一半透半反镜4的反射后，再经第二半透半反镜7反射到达CCD9，该CCD9的输出端与计算机10相连。
在本实施例中所述的激光光源1是一台单横模、输出功率为1～100mW的He-Ne激光器，或者是一台脉冲激光器，具有较高的空间相干性和时间相干性。
所述的扩束望远镜2，是一台能把激光光源输出的光束放大10～100倍的光学系统。
所述的第一分束器3和第二分束器5都是一块45°入射角情况下，透过50％、反射50％，具有3°楔角的介质膜镜。
所述的第一半透半反镜4和第二半透半反镜7都是一块在45°入射角情况下，透过50％、反射50％的介质膜镜。
所述的样品8是一个位相物体，待进行位相差放大的光学系统，如玻璃棒、晶体棒、光学平板或透镜等。
所述的第一全反射镜6和第二全反射镜10，是一块垂直入射情况下100％反射的介质膜镜。
所说的样品8是一个对6328位相物体，待进行位相差放大的光学系统。
所说的CCD9是用来记录He-Ne激光器形成干涉图的电荷耦合器，它对6328有较高的光谱灵敏度。
所说的计算机是一台普通计算机，用来进行傅里叶变换、滤波与逆变换，再进行位相差放大。
本发明多功能位相差放大数字干涉仪的工作原理和基本过程是当He-Ne激光器1被扩束望远镜2放大50倍以后，被第一分束器3分成A、B两光束，其中反射的A光束被第二分束器5反射，进入到样品8中，被第一全反射镜6全反射，按原路返回，再次进入样品8，穿过第二分束器5和第二半透半反镜7到达CCD9上，而透射的B光束穿过第一半透半反射镜4后，被第二全反射镜10返回，经原路被第一半透半反镜4反射，再经第二半透半反射镜7反射，与A光束在CCD9上相遇干涉，存入计算机，经傅里叶变换、滤波与逆变换，再进行位相差放大。
具体实施例1)如果测试样品8是一个玻璃棒，先拍摄一张没有样品8的干涉图，存在计算机11中，将样品8放在第二分束器5与第一全反射镜6之间，再拍一张含有样品8的干涉图，再存入计算机。然后将两张干涉图分别进行傅里叶变换、滤波，取出一级项，再逆变换，分别取出各自的位相项相减，再放大，此时条纹间距等于π/N，N是放大倍数。
2)如果测试样品8为一透镜，样品8放在分束器5与反射镜6之间，并且样品8(透镜)距离第一全反射镜的距离等于待测透镜8的焦距f。然后测试过程同实施例1，不过最后不是将位相差放大N倍，而是缩小N倍，此时条纹间距等于Nπ。
3)如果要测试的样品8是一块平板反射面，那么此时需要将样品8的反射面代替第一全反射镜6的反射面，即样品8和全反射镜6合而为一。
先记录一张样品反射面的干涉图，存在计算机中，然后用一块已知反射面精度的平板，代替样品反射面，拍第二张干涉图，存入计算机中，分别进行傅里叶变换、滤波、逆变换，取出两者的位相，再相减，就可以获得待测样品反射面的等位相图，最后再放大，获得位相差放大的样品反射面的等高图。
权利要求
1.一种多功能位相放大数字干涉仪，包括激光光源(1)，其特征是在激光光源(1)的激光输出光路上依次设有扩束望远镜(2)和第一分束器(3)，在该第一分束器(3)的反射光路上设第二分束器(5)，该第二分束器(5)的反射光路上有第一全反射镜(6)，一待测样品(8)置于所述的第二分束器(5)和第一全反射镜(6)之间，第一全反射镜(6)的反射光经待测样品(8)透过第二分束器(5)和第二半透半反镜(7)到达CCD(9)，在所述的第一分束器(3)的透射光路上设有第一半透半反镜(4)和第二全反射镜(10)，由第二全反射镜(10)反射的光经所述的第一半透半反镜(4)的反射后经第二半透半反镜(7)反射到达CCD(9)，该CCD(9)的输出端与计算机(10)相连。
2.根据权利要求1所述的多功能位相放大数字干涉仪，其特征在于所述的激光光源(1)是一台单横模、输出功率为1～100mW的He-Ne激光器，或者是一台脉冲激光器，具有较高的空间相干性和时间相干性。
3.根据权利要求1所述的多功能位相放大数字干涉仪，其特征在于所述的扩束望远镜(2)，是一台能把激光光源输出的光束放大10～100倍的光学系统。
4.根据权利要求1所述的多功能位相放大数字干涉仪，其特征在于所述的第一分束器(3)和第二分束器(5)都是一块45°入射角情况下，透过50％、反射50％，具有2～4°楔角的介质膜镜。
5.根据权利要求1所述的多功能位相放大数字干涉仪，其特征在于所述的第一半透半反镜(4)和第二半透半反镜(7)都是一块在45°入射角情况下，透过50％、反射50％的介质膜镜。
6.根据权利要求1至5任一项所述的多功能位相放大数字干涉仪，其特征在于所述的样品(8)是一个位相物体，待进行位相差放大的光学系统。
7.根据权利要求6所述的多功能位相放大数字干涉仪，其特征在于所述的位相差放大的光学系统为玻璃棒、晶体棒、光学平板或透镜。
全文摘要
一种多功能位相放大数字干涉仪，包括激光光源，在该激光光源的激光输出光路上依次设有扩束望远镜和第一分束器，在该第一分束器的反射光路上设第二分束器，该第二分束器的反射光路上有第一全反射镜，一待测样品置于所述的第二分束器和第一全反射镜之间，第一全反射镜的反射光经待测样品透过第二分束器和第二半透半反镜到达CCD，在所述的第一分束器的透射光路上设有第一半透半反镜和第二全反射镜，由第二全反射镜反射的光经所述的第一半透半反镜的反射后经第二半透半反镜反射到达CCD，该CCD的输出端与计算机相连。由于本发明不采用高精度标准面板，因而可以克服Zygo干涉仪测试精度低，价格昂贵的缺点。
文档编号G01M11/02GK1693867SQ20051002645
公开日2005年11月9日 申请日期2005年6月3日 优先权日2005年6月3日
发明者陈建文, 高鸿奕, 李儒新, 徐至展 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
