準直光束的檢測裝置的製作方法
2023-07-20 00:49:11 1
專利名稱：準直光束的檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學檢測技術領域，具體涉及一種準直光束的檢測裝置。
背景技術：
大口徑光學系統在天文光學、空間光學、地基空間目標探測與識別、慣性約束聚變等高技術領域都得到了越來越廣泛的應用。隨著大口徑光學元件的製造技術水平的進步， 大口徑光學元件向著更高精度、更大口徑方向發展。大口徑幹涉儀系統是檢測大口徑光學元件面形誤差的有效儀器。為了保證幹涉儀的測量精度，幹涉儀的測試光必須具有很高的準直性。這就要求大口徑幹涉儀系統中的大口徑準直物鏡具有非常高的加工精度和裝調精度，但是常用的大口徑準直光束檢測設備價格高、研製周期長，因而它的實用性受到很大的限制。常規的準直光束的檢測方法有夏克-哈特曼法和剪切幹涉法。其中，夏克-哈特曼法用一個透鏡陣列對準直光束進行分割取樣然後聚焦，根據焦斑的位置反求準直光束的波前分布。該方法適合測量小口徑準直光束的波前分布，如果測量大口徑準直光束，則需要一個特殊設計的光學匹配系統，在公開號為CN1464968A的中國專利文獻中公開了具有光學匹配系統的測量系統)，該光學匹配系統需要一個口徑不小於被測準直光束口徑的高精度的聚焦透鏡，這增加了檢測系統的複雜度，也大大增加了檢測成本。例如，對於應用於慣性約束聚變系統中的口徑為610mm或以上的準直光束而言，夏克-哈特曼法不將會導致檢測成本大大提高。剪切幹涉法是準直光束檢測的重要方法，在公開號為CN1055600A的中國專利文獻中公開了一種剪切幹涉儀。有關杆剪切幹涉儀的具體結構可參考該中國專利文獻。但是剪切幹涉法需要一個口徑至少與被檢準直光束口徑相當的高精度、高均勻性的剪切板。通常要求剪切板的口徑是被檢準直光束口徑的^倍。對於口徑為610mm的準直光束而言，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，需要研製結構簡單、成本較低的對大口徑準直光學系統產生的準直光束進行檢測的設備。
實用新型內容本實用新型提供一種準直光束的檢測裝置；本裝置可顯著擴大空間測量範圍、提高測量精度和降低檢測成本。本實用新型提供的一種準直光束的檢測裝置，包括直線導軌、光束採樣子裝置和採樣子光束接收處理子裝置；其中，所述直線導軌的長度不小於待測準直光束的最大束寬，且該直線導軌垂直於所述待測準直光束照射方向設置於光路中；所述光束採樣子裝置設置於所述直線導軌上，並可沿該直線導軌滑動；所述採樣子光束接收處理子裝置相對於所述光束採樣子裝置設置，並對準所述光束採樣子裝置出射子光束的方向。優選的，所述光束採樣子裝置為五稜鏡；五稜鏡設置於所述直線導軌上，並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。可選的，所述五稜鏡為兩個相同的四稜鏡拼接而成。可選的，所述光束採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，所述光束採樣子裝置為紫外響應光學元件。可選的，所述直線導軌為具有二維ZY方向導向的裝置。可選的，所述導軌上設置有光柵尺。可選的，所述子光束接收處理子裝置包括成像透鏡和(XD。可選的，所述CXD為紫外增強型(XD。可選的，產生準直光束的裝置包括沿光軸依次設置的雷射光源、聚焦透鏡和準直透鏡。與現有技術相比，本實用新型提供的準直光束的檢測裝置中，通過直線導軌、五稜鏡或起到相同作用的光學元件作為採樣裝置，對大口徑準直光束進行採樣並掃描，獲得整個光束的波前分布，並進一步判斷該光束是否是準直光束；該裝置不需要高精度和大口徑的光學檢測元件，相比傳統的夏克-哈特曼法和剪切幹涉法的檢測裝置，該裝置可顯著擴大空間測量範圍、提高測量精度和降低檢測成本。在本實用新型的優選技術方案中，採用五稜鏡作為採樣裝置，在採樣後將子光束旋轉90度，從而將光束的縱向調焦轉換為橫向對準，可提高準直光束檢測的精度。
圖1為本實用新型的準直光束的檢測裝置的實施例的示意圖；圖2為應用本實用新型的準直光束的檢測裝置採樣後的採樣光束斜率測量的示意圖；圖3為直線導軌在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節以便於充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內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為本實用新型的準直光束的檢測裝置的結構示意圖。請參考圖1，本實施例中，待測裝置光束為紫外雷射光束，產生該紫外雷射光束的裝置包括依次設置的雷射器1、 聚焦透鏡2和準直透鏡3。雷射器1輸出的光束被聚焦透鏡2聚焦，經準直透鏡3準直後得到準直光束，聚焦透鏡2的後焦點與準直透鏡3的前焦點重合，該準直透鏡3為大口徑物鏡，也成為大口徑準直物鏡3。其中，所述雷射器1的波長為355nm，功率大於四麗。大口徑準直物鏡3的口徑為610mm，焦距為3000mm ；其F數(焦距與口徑之比)約為4. 9，聚焦透鏡2的F數小於大口徑準直物鏡3的F數。由於在實際情況下，大口徑準直物鏡3的加工誤差和裝調誤差，經過大口徑準直
4物鏡3之後的準直光束並非是理想的準直光束，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行檢測，測量經過該大口徑準直透鏡3產生的光束的波前分布，並判斷大口徑準直物鏡3是否滿足使用條件，在不滿足時指導該大口徑準直物鏡3的返修和調整。本實施例中，準直光束的檢測裝置包括直線導軌4、五稜鏡5和由成像透鏡6和 CXD 7組成的採樣子光束接收處理子裝置。其中，所述直線導軌4設置於待測準直光束的光路中，且該直線導軌垂直於準直光束的照射方向設置(即垂直於大口徑準直物鏡3的光軸)。本實施例中，光束照射方向定為X方向，則直線導軌4可設置為Z方向。所述直線導軌4的長度不小於待測準直光束的最大束寬。五稜鏡5設置於所述直線導軌4上，並可以沿該直線導軌4滑動。在五稜鏡5設置於該直線導軌4上後，使五稜鏡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；根據五稜鏡的結構，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同軸設置，且成像透鏡6設置於光束出射面和CXD 7之間，五稜鏡5出射的光束經成像透鏡6後由CXD 7接收。上述的裝置中，可設置於五稜鏡5邊長大於10mm，五稜鏡沿直線導軌4每次移動的距離小於10mm。五稜鏡5主截面的中心高度與大口徑準直物鏡3的光軸高度平齊。經過大口徑準直物鏡3之後的準直光束在照射到五稜鏡5上之後，部分光束經過五稜鏡5的光束入射面，並經過兩次反射後垂直轉向由光束出射面出射，接著被成像透鏡成像6後由CXD 7 接收。五稜鏡5沿著直線導軌4掃描整個準直光束的束寬，即可在CCD7上依次獲得整個準直光束該維度的分布。可見，五稜鏡的作用是把大口徑的準直光束分割成很多個小口徑準直子光束，然後將沿X方向的光束轉到Z方向。小口徑準直光束被成像透鏡6聚焦到CCD7 上。此外，由於準直光束截面為二維的，故可設置該直線導軌為具有^方向導向的雙導軌，將五稜鏡放置於Z方向導軌上，Z方向導向的導軌可沿Y方向導軌移動，如圖3所示， 兩導軌可設置於光學隔振平臺10上。從而可實現對準直光束截面二維方向的掃描。為記錄五稜鏡5於直線導軌3上的相對位置，還可以在直線導軌10上設置光柵尺，這樣，五稜鏡5在導軌上的相對位置可精確的顯示在數顯器上，並被記錄下來。由於上述的實施例中，雷射器為紫外雷射器，產生的待測準直光束也為紫外光束， 故五稜鏡5和成像透鏡均需要採用紫外透過率較高的材料，例如融石英；CXD 7也需要是紫外響應增強型的，尤其在355nm附近波段的響應增強。若成像透鏡6的焦距為f，CXD 7的像素尺寸小於8微米，如圖2所示，CXD記錄下的小口徑準直光束的焦斑中心與CXD 7中心位置在X方向的距離為d，則小口徑準直光束在X方向的斜率為
權利要求1.一種準直光束的檢測裝置，其特徵在於，包括直線導軌、光束採樣子裝置和採樣子光束接收處理子裝置；其中，所述直線導軌的長度不小於待測準直光束的最大束寬，且該直線導軌垂直於所述待測準直光束照射方向設置於光路中；所述光束採樣子裝置設置於所述直線導軌上，並可沿該直線導軌滑動； 所述採樣子光束接收處理子裝置相對於所述光束採樣子裝置設置，並對準所述光束採樣子裝置出射子光束的方向。
2.根據權利要求1所述的準直光束的檢測裝置，其特徵在於，所述光束採樣子裝置為五稜鏡；五稜鏡設置於所述直線導軌上，並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.根據權利要求2所述的準直光束的檢測裝置，其特徵在於，所述五稜鏡為兩個相同的四稜鏡拼接而成。
4.根據權利要求1所述的準直光束的檢測裝置，其特徵在於，所述光束採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.根據權利要求1至5任一所述的準直光束的檢測裝置，其特徵在於，所述光束採樣子裝置為紫外響應光學元件。
6.根據權利要求1所述的準直光束的檢測裝置，其特徵在於，所述直線導軌為具有二維ZY方向導向的裝置。
7.根據權利要求6所述的準直光束的檢測裝置，其特徵在於，所述導軌上設置有光柵尺。
8.根據權利要求1所述的準直光束的檢測裝置，其特徵在於，所述子光束接收處理子裝置包括成像透鏡和CXD。
9.根據權利要求8所述的準直光束的檢測裝置，其特徵在於，所述CCD為紫外增強型CCD。
10.根據權利要求1所述的準直光束的檢測裝置，其特徵在於，產生準直光束的裝置包括沿光軸依次設置的雷射光源、聚焦透鏡和準直透鏡。
專利摘要本實用新型提供一種準直光束的檢測裝置，包括直線導軌、光束採樣子裝置和採樣子光束接收處理子裝置；其中，所述直線導軌的長度不小於待測準直光束的最大束寬，且該直線導軌垂直於所述待測準直光束照射方向設置於光路中；所述光束採樣子裝置設置於所述直線導軌上，並可沿該直線導軌滑動；所述採樣子光束接收處理子裝置相對於所述光束採樣子裝置設置，並對準所述光束採樣子裝置出射子光束的方向。本裝置可顯著擴大空間測量範圍、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 優先權日2011年9月20日
發明者徐建程, 董玥 申請人:浙江師範大學