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光学元件面形的环路径向剪切干涉检测方法研究

赵云影  李大海  鲍丙芳  
【摘要】:提出了将环路径向剪切干涉(CRSI,Cyclic Radial Shearing Interferometry)术应用于光学元件面形检测的新方法。CRSI是一种具有严格共光路、无需标准参考元件的干涉系统,目前已被用于强激光系统波前、液晶空间光调制器位相调制特性的在线检测。其基本原理是,入射的待测波前经过分束镜BS以后被分成透射光波和反射光波,这两束光经过透镜L1、L2组成的望远系统以及反射镜M1、M2 (其中BS、M1、M2构成一三角形即所谓的三平板系统)后分别形成缩小光束和扩大光束,并在重叠区域内发生干涉形成干涉条纹,通过傅立叶变换条纹图处理技术就可以重建出与条纹图对应的波前,再对该波前经相应的波前重建迭代算法,便可准确重建入射的待测波前。由此,本文设计了基于环路径向剪切干涉检测光学元件面形的光路系统,根据环路径向剪切干涉法的波前重建算法,模拟计算了任意波前的重建情况。同时,在基于测量透射波前的径向剪切干涉系统基础上,通过增加一分束镜并利用该分束镜的反射光投射于被测表面,实际测量了多个已知光学元件的面形。结果表明,文中提出的波前重建算法和采用的光路系统可用于实际光学元件面形的准确检测。在未对光学系统进行专门设计和光学元件进行加工的条件下,实验室的测量精度显示PV值可达1/15波长,RMS值可达1/50波长(与WYGO干涉仪的测试结果进行比较),系统的重复性可以达到1/200波长。若对增加的分束镜产生的反射光束进行扩束,可将该系统用于大口径光学元件的面形检测,为大口径光学元件面形检测提供了一种新的手段。

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