一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，裝置包括線偏振平面波發(fā)生源、1/2波片、偏振分光棱鏡、1/4波片、反射裝置以及夏克-哈特曼波前傳感器，線偏振平面波發(fā)生源用于產(chǎn)生線偏振平面波；1/2波片用于將線偏振平面波轉(zhuǎn)換后成為s偏振平面波；偏振分光棱鏡用于將經(jīng)1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射來(lái)自1/4波片透射的p偏振光；1/4波片用于將來(lái)自偏振分光棱鏡的s偏振平面波轉(zhuǎn)換成為圓偏振平面波，以及將由來(lái)自反射裝置的圓偏振平面波轉(zhuǎn)換成為p偏振平面波；反射裝置用于使來(lái)自1/4波片的圓偏振平面沿原路返回；夏克-哈特曼波前傳感器則用于測(cè)量入射到其上的p偏振光的波像差。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于夏克-哈特曼(Shack-Hartmann)波前傳感器的光學(xué)系統(tǒng)波像差的測(cè)量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種成像光學(xué)系統(tǒng)。以半導(dǎo)體工業(yè)中的投影曝光光學(xué)系統(tǒng)為代表的現(xiàn)代高級(jí)光學(xué)成像系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)波像差和分辨率有著極為苛刻的要求。波像差是影響光學(xué)系統(tǒng)成像性能及分辨率的重要因素。光學(xué)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、加工、裝調(diào)以及成像過(guò)程中各種因素引起的機(jī)械變形等因素都將影響光學(xué)系統(tǒng)的波像差。因此，光學(xué)系統(tǒng)制造過(guò)程中高精度的系統(tǒng)波像差檢測(cè)具有舉足輕重的作用。
[0003]光學(xué)系統(tǒng)波像差的常用測(cè)量方法有基于干涉法的泰曼-格林干涉儀、菲索干涉儀、點(diǎn)衍射干涉儀、剪切干涉儀等。FISBA公司生產(chǎn)的FSTlO型泰曼-格林干涉儀和Zygo公司生產(chǎn)的VeriFire系列菲索干涉儀是目前比較權(quán)威并且使用較多的干涉儀，但是這些儀器需要參考元件，對(duì)光源的頻率穩(wěn)定性及光束的相干性有特殊的要求，并且價(jià)格比較昂貴。點(diǎn)衍射干涉儀通過(guò)微孔衍射產(chǎn)生近于理想的球面波作為參考光，具有很高的測(cè)量精度，但是微孔不容易加工，光束能量利用率較低，且測(cè)量過(guò)程中系統(tǒng)誤差的標(biāo)定較為復(fù)雜。剪切干涉儀通過(guò)原始波前與錯(cuò)位波前之間的干涉進(jìn)行波像差的測(cè)量，具有較高的精度，但是測(cè)量過(guò)程中系統(tǒng)誤差的標(biāo)定較為復(fù)雜。
[0004]與干涉法不同，夏克-哈特曼波前傳感器通過(guò)同時(shí)測(cè)量波前在兩個(gè)正交方向的斜率獲得波前信息，受外界環(huán)境的影響較小，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光能利用率高，測(cè)量速度快、精度高等特點(diǎn)，在自適應(yīng)光學(xué)、激光光束質(zhì)量測(cè)量和醫(yī)療儀器等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。
[0005]作為現(xiàn)有技術(shù)的文章“Wavefront error measurement ofhigh-numerical-aperture optics with a Shack-Hartmann sensor and a pointsource”(Appl.0pt.,2007,46 (9):1411?1415)給出了采用夏克-哈特曼波前傳感器進(jìn)行高數(shù)值孔徑鏡系統(tǒng)波像差的測(cè)量與標(biāo)定方法。然而，該方法在標(biāo)定中繼系統(tǒng)和夏克-哈特曼的系統(tǒng)誤差時(shí)，需要用波像差較小的光學(xué)系統(tǒng)代替待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，這將引起兩方面的問(wèn)題:一方面，標(biāo)定結(jié)果中包括中繼系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差、夏克-哈特曼波前傳感器的系統(tǒng)誤差、微孔衍射波前的誤差以及所使用的光學(xué)系統(tǒng)的波像差，使得待測(cè)系統(tǒng)波像差的測(cè)量結(jié)果中包含了標(biāo)定過(guò)程所用的光學(xué)系統(tǒng)的波像差，另一方面，為了實(shí)現(xiàn)更高精度的系統(tǒng)波像差檢測(cè)，在標(biāo)定過(guò)程中，需要采用更高精度的光學(xué)系統(tǒng)，而實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的波像差受衍射極限的限制，因此，上述方法很難實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測(cè)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于夏克-哈特曼波前傳感器的光學(xué)系統(tǒng)波像差高精度測(cè)量裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測(cè)。
[0008]( 二)技術(shù)方案
[0009]為了達(dá)到上述的目的，本實(shí)用新型提供一種基于夏克-哈特曼波前傳感器的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，在測(cè)量和標(biāo)定過(guò)程中均采用高精度球面參考鏡或高精度平面參考鏡，且測(cè)量光路采用雙光路的結(jié)構(gòu)，可獲得更好的信噪比，更有益于實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測(cè)。
[0010]本實(shí)用新型提出的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，用于測(cè)量有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，包括線偏振平面波發(fā)生源、1/2波片、偏振分光棱鏡、1/4波片、第二準(zhǔn)直鏡、球面反射鏡以及夏克-哈特曼波前傳感器，其中，所述線偏振平面波發(fā)生源用于產(chǎn)生線偏振平面波；所述1/2波片用于將所述線偏振平面波轉(zhuǎn)換后成為s偏振平面波；所述偏振分光棱鏡用于將經(jīng)所述1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射來(lái)自所述1/4波片透射的P偏振光；所述1/4波片用于將來(lái)自所述偏振分光棱鏡的s偏振平面波轉(zhuǎn)換成為圓偏振平面波，以及將由來(lái)自所述反射裝置的圓偏振平面波轉(zhuǎn)換成為P偏振平面波；所述第二準(zhǔn)直鏡位于所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)與所述1/4波片之間，該第二準(zhǔn)直鏡的焦點(diǎn)和所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的前焦點(diǎn)重合；所述球面反射鏡的曲率中心與所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的后焦點(diǎn)重合，所述球面反射鏡和所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)組成反射裝置，所述反射裝置用于使來(lái)自1/4波片的圓偏振平面波沿原路返回；所述夏克-哈特曼波前傳感器則用于測(cè)量入射到其上的P偏振光的波像差。
[0011 ] 根據(jù)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，通過(guò)公式W = (Wt-Ws) /2計(jì)算得到所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測(cè)量裝置在包含所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值，Ws為所述測(cè)量裝置在不包含所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值。
[0012]本實(shí)用新型還提出一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，用于測(cè)量無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，包括線偏振平面波發(fā)生源、1/2波片、偏振分光棱鏡、1/4波片、第二準(zhǔn)直鏡、平面反射鏡以及夏克-哈特曼波前傳感器，其中，所述線偏振平面波發(fā)生源用于產(chǎn)生線偏振平面波；所述1/2波片用于將所述線偏振平面波轉(zhuǎn)換后成為s偏振平面波；所述偏振分光棱鏡用于將經(jīng)所述1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射來(lái)自所述1/4波片透射的P偏振光；所述1/4波片用于將來(lái)自所述偏振分光棱鏡的s偏振平面波轉(zhuǎn)換成為圓偏振平面波，以及將由來(lái)自所述反射裝置的圓偏振平面波轉(zhuǎn)換成為P偏振平面波；所述第二準(zhǔn)直鏡位于所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)與所述1/4波片之間，該第二準(zhǔn)直鏡的焦點(diǎn)和所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的前焦點(diǎn)重合；所述平面反射鏡和所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)組成反射裝置，所述反射裝置用于使來(lái)自1/4波片的圓偏振平面波沿原路返回；所述夏克-哈特曼波前傳感器則用于測(cè)量入射到其上的P偏振光的波像差。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，通過(guò)公式W= (Wt-Ws)/2計(jì)算得到所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測(cè)量裝置在包含所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值，Ws為所述測(cè)量裝置在不包含所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值。
[0014]本實(shí)用新型還提出一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，用于測(cè)量無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，包括線偏振平面波發(fā)生源、1/2波片、偏振分光棱鏡、1/4波片、球面反射鏡以及夏克-哈特曼波前傳感器，其中，所述線偏振平面波發(fā)生源用于產(chǎn)生線偏振平面波；所述1/2波片用于將所述線偏振平面波轉(zhuǎn)換后成為s偏振平面波；所述偏振分光棱鏡用于將經(jīng)所述1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射來(lái)自所述1/4波片透射的P偏振光；所述1/4波片用于將來(lái)自所述偏振分光棱鏡的s偏振平面波轉(zhuǎn)換成為圓偏振平面波，以及將由來(lái)自所述反射裝置的圓偏振平面波轉(zhuǎn)換成為P偏振平面波；所述球面反射鏡和所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)組成反射裝置，所述反射裝置用于使來(lái)自1/4波片的圓偏振平面沿原路返回；所述夏克-哈特曼波前傳感器則用于測(cè)量入射到其上的P偏振光的波像差。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，通過(guò)公式W= (Wt-Ws)/2計(jì)算得到所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測(cè)量裝置在包含所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值，Ws為所述測(cè)量裝置在不包含所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值。
[0016]本實(shí)用新型還提出一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，用于測(cè)量透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，包括線偏振平面波發(fā)生源、1/2波片、偏振分光棱鏡、1/4波片、平面反射鏡以及夏克-哈特曼波前傳感器，其中，所述線偏振平面波發(fā)生源用于產(chǎn)生線偏振平面波；所述1/2波片用于將所述線偏振平面波轉(zhuǎn)換后成為s偏振平面波；所述偏振分光棱鏡用于將經(jīng)所述1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射來(lái)自所述1/4波片透射的P偏振光；所述1/4波片用于將來(lái)自所述偏振分光棱鏡的s偏振平面波轉(zhuǎn)換成為圓偏振平面波，以及將由來(lái)自所述反射裝置的圓偏振平面波轉(zhuǎn)換成為P偏振平面波；所述平面反射鏡和所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)組成反射裝置，所述反射裝置用于使來(lái)自1/4波片的圓偏振平面沿原路返回；所述夏克-哈特曼波前傳感器則用于測(cè)量入射到其上的P偏振光的波像差。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，通過(guò)公式W = (Wt-Ws)/2計(jì)算得到所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測(cè)量裝置在包含所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值，Ws為所述測(cè)量裝置在不包含所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值。
[0018](三)有益效果
[0019]本實(shí)用新型提供的基于夏克-哈特曼波前傳感器的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測(cè)，測(cè)量裝置光學(xué)結(jié)構(gòu)可有效減小雜散光的影響，有效提高復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)波像差檢測(cè)中能量的利用率，同時(shí)該測(cè)量裝置在不需要額外的基準(zhǔn)光源和改變光源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上可完成測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定和光學(xué)系統(tǒng)波像差的測(cè)量，有效提高了測(cè)量速度和精度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1A為本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖1B是第一實(shí)施例中采用微孔作為線偏振球面波點(diǎn)源時(shí)的照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2A和圖2B是利用圖1A所示的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置測(cè)量有限共軛光學(xué)系統(tǒng)波像差時(shí)的示意圖，其中圖2A顯示的是用于測(cè)量待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)的整體波像差，圖2B顯示的是用于標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)本身的波像差；
[0023]圖3是利用圖1A所示的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置測(cè)量待測(cè)無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)的整體波像差時(shí)的示意圖；
[0024]圖4為本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖5A和圖5B是利用圖4所示的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置測(cè)量無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)波像差時(shí)的示意圖，其中圖5A顯示的是用于測(cè)量待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)的整體波像差，圖5B顯示的是用于標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)本身的波像差；
[0026]圖6是利用圖4所示的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置測(cè)量待測(cè)透射平面光學(xué)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)的整體波像差時(shí)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測(cè)，本實(shí)用新型提出一種用于光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量的測(cè)量裝置。該測(cè)量裝置包括線偏振平面波發(fā)生源、1/2波片、偏振分光棱鏡、1/4波片、反射裝置以及夏克-哈特曼波前傳感器。
[0028]線偏振平面波發(fā)生源用于產(chǎn)生線偏振平面波，其可由線偏振球面波點(diǎn)源和準(zhǔn)直鏡構(gòu)成。
[0029]1/2波片用于將所述線偏振平面波轉(zhuǎn)換后成為s偏振平面波。
[0030]偏振分光棱鏡能對(duì)不同偏振方向的偏振光進(jìn)行反射或透射，在本實(shí)用新型中，其將經(jīng)1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射來(lái)自1/4波片透射的P偏振光。
[0031]1/4波片的光軸方向與該s偏振平面波的偏振方向成45°角，由此將來(lái)自所述偏振分光棱鏡的s偏振平面波轉(zhuǎn)換成為圓偏振平面波，以及將由來(lái)自所述反射裝置的圓偏振平面波轉(zhuǎn)換成為P偏振平面波。
[0032]反射裝置用于使1/4波片出射的圓偏振平面波沿原路返回，以便使返回的圓偏振光第二次透射過(guò)1/4片而轉(zhuǎn)換為所述P偏振光，該P(yáng)偏振光接著透射過(guò)偏振分光棱鏡到達(dá)夏克-哈特曼波前傳感器。
[0033]夏克-哈特曼波前傳感器則用于測(cè)量入射到其上的P偏振光的波像差。
[0034]本實(shí)用新型的反射裝置可以由光反射元件構(gòu)成，或者由光反射元件和待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)組合而成。通過(guò)測(cè)量包含待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)和不包含待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)的入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差，計(jì)算出待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的波像差。
[0035]同時(shí)，對(duì)于不同的待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，可以在反射裝置與1/4波片之間設(shè)置光束調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)光束的發(fā)散度，以便由反射裝置能夠接收到光束并使光束正確返回，例如在反射裝置與1/4波片之間設(shè)置準(zhǔn)直透鏡等。
[0036]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0037]第一實(shí)施例
[0038]圖1A為本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，該實(shí)施例是用于進(jìn)行有限遠(yuǎn)或無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差測(cè)量的測(cè)量裝置。如圖1A所示，該測(cè)量裝置包括線偏振球面波點(diǎn)源10、第一準(zhǔn)直鏡20、1/2波片30、偏振分光棱鏡40、1/4波片50、第二準(zhǔn)直鏡60、反射裝置80以及夏克-哈特曼波前傳感器90。
[0039]該實(shí)施例中，可采用微孔作為線偏振球面波點(diǎn)源時(shí)的照明系統(tǒng)。圖1B顯示了其具體結(jié)構(gòu)，如圖1B所示，線偏振球面波點(diǎn)源包括用于傳輸線偏振光的單模線偏振保持光纖101、用于將光纖端面成像到微孔板上的成像物鏡102、用于產(chǎn)生理想球面波的微孔板103和微孔104。
[0040]具體來(lái)說(shuō)，線偏振球面波點(diǎn)源10用于產(chǎn)生線偏振球面波，產(chǎn)生的線偏振球面波入射到第一準(zhǔn)直鏡20，第一準(zhǔn)直鏡20將該線偏振球面波轉(zhuǎn)換成為線偏振平面波后入射到1/2波片30，1/2波片30將該線偏振平面波轉(zhuǎn)換后成為s偏振平面波后入射到偏振分光棱鏡40，所述偏振分光棱鏡40能對(duì)不同偏振方向的偏振光進(jìn)行反射或透射，在此，經(jīng)1/2波片透射的該s偏振平面波由偏振分光棱鏡40反射后入射到所述1/4波片50，該1/4波片50的光軸方向與該s偏振平面波的偏振方向成45°角，由此將s偏振平面波轉(zhuǎn)換成為圓偏振平面波，然后該圓偏振平面波入射到第二準(zhǔn)直鏡60，經(jīng)過(guò)第二準(zhǔn)直鏡60后入射到反射裝置80，由該反射裝置80反射后第二次經(jīng)過(guò)第二準(zhǔn)直鏡60和1/4波片50，由1/4波片50將該圓偏振平面波轉(zhuǎn)換為P偏振光后返回到偏振分光棱鏡40，接著，該P(yáng)偏振光透射過(guò)偏振分光棱鏡40后進(jìn)入夏克-哈特曼波前傳感器90中。夏克-哈特曼波前傳感器90用于測(cè)量波像差。
[0041]圖2A和圖2B是利用圖1A所示的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置測(cè)量有限共軛光學(xué)系統(tǒng)波像差時(shí)的示意圖，其中圖2A顯示的是用于測(cè)量待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)的整體波像差，圖2B顯示的是用于標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)本身的波像差。
[0042]如圖2A所示，在測(cè)量整體波像差時(shí)，由待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S和高精度球面反射鏡81構(gòu)成反射裝置80。待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S置于第二準(zhǔn)直鏡60和高精度球面反射鏡81之間，并且，使第二準(zhǔn)直鏡60的焦點(diǎn)和待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S的前焦點(diǎn)重合，使高精度球面反射鏡81的曲率中心與待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S的后焦點(diǎn)重合。
[0043]如圖2B所示，在標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)本身的波像差時(shí)，由高精度球面反射鏡81單獨(dú)構(gòu)成反射裝置80，并且使高精度球面反射鏡81的曲率中心和第二準(zhǔn)直鏡60的焦點(diǎn)重合。
[0044]具體來(lái)說(shuō)，利用該實(shí)施例的測(cè)量裝置測(cè)量有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差的方法包括以下步驟:
[0045]S1、由所述待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S和高精度球面反射鏡81組合構(gòu)成所述反射裝置，將待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S置于第二準(zhǔn)直鏡60和高精度球面反射鏡81之間，調(diào)節(jié)第二準(zhǔn)直鏡60的焦點(diǎn)和待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S的前焦點(diǎn)重合，調(diào)整所述高精度球面反射鏡81的位置，使其曲率中心與待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S的后焦點(diǎn)重合，這樣，圓偏振光經(jīng)過(guò)高精度球面反射鏡81反射后沿原路返回，測(cè)量入射到所述夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差WT，該Wt包含待測(cè)系統(tǒng)S的波像差和測(cè)量裝置本身的系統(tǒng)誤差。
[0046]S2、在不放置待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S時(shí)，由高精度球面反射鏡81單獨(dú)構(gòu)成反射裝置，調(diào)整高精度球面反射鏡81的位置，使其曲率中心和第二準(zhǔn)直鏡60的焦點(diǎn)重合，測(cè)量入射到所述夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差Ws，該Ws為測(cè)量裝置的系統(tǒng)誤差。
[0047]S3、通過(guò)公式W = (Wt-Ws)/2計(jì)算得到待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S的波像差，其中W為待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的波像差。
[0048]也就是說(shuō)，將步驟SI測(cè)得的波像差Wt減去步驟S2測(cè)得的波像差Ws，再除以2，即得到待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的波像差W。
[0049]該第一實(shí)施例的測(cè)量裝置還可用于無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量。圖3是利用圖1A所示的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置測(cè)量待測(cè)無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)的整體波像差時(shí)的示意圖。
[0050]如圖3所示，與圖2A不同的是，使用高精度平面反射鏡82替換圖2中的高精度球面反射鏡81，即由高精度平面反射鏡82和待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S構(gòu)成反射裝置80。此時(shí)，待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S出射到高精度平面反射鏡82的是圓偏振平面波，高精度平面反射鏡82將待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S出射的圓偏振平面波反射后返回到測(cè)量系統(tǒng)。
[0051]利用該第二實(shí)施例的測(cè)量裝置測(cè)量無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差的方法與前述測(cè)量有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差的方法基本相同，所不同的僅僅是在步驟Si中，調(diào)整的是高精度平面反射鏡82的位置，使入射到平面反射鏡82的圓偏振平面波沿原路返回。
[0052]第二實(shí)施例
[0053]圖4為本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，該實(shí)施例是用于進(jìn)行無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)或透射平面波光學(xué)系統(tǒng)的波像差測(cè)量的測(cè)量裝置。如圖4所示，相比于圖1A所示的第一實(shí)施例，該測(cè)量裝置中不包括第二準(zhǔn)直透鏡60。也就是說(shuō)，在該第二實(shí)施例的測(cè)量裝置中，由1/4波片出射的圓偏振平面波直接出射到反射裝置80，并經(jīng)反射裝置80反射后返回。
[0054]圖5A和圖5B是利用圖4所示的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置測(cè)量無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)波像差時(shí)的示意圖，其中圖5A顯示的是用于測(cè)量待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)的整體波像差，圖5B顯示的是用于標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)本身的波像差。如圖5A所示，在測(cè)量整體波像差時(shí)，使用高精度球面反射鏡81和待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S共同構(gòu)成反射裝置80，將待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S置于1/4波片50和高精度球面反射鏡81之間，并且，使高精度球面反射鏡81的曲率中心與待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S的后焦點(diǎn)重合。
[0055]具體來(lái)說(shuō)，利用該實(shí)施例的測(cè)量裝置測(cè)量無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差的方法包括以下步驟:
[0056]S1、由所述待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S和高精度球面反射鏡81組合構(gòu)成所述反射裝置80，將待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S置于1/4波片50和高精度球面反射鏡81之間，調(diào)整高精度球面反射鏡81的位置，使其曲率中心與待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S的后焦點(diǎn)重合，這樣，圓偏振光經(jīng)過(guò)高精度球面反射鏡81反射后沿原路返回，測(cè)量入射到所述夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差Wt，該Wt包含待測(cè)系統(tǒng)S的波像差和測(cè)量裝置本身的系統(tǒng)誤差。
[0057]S2、在不放置待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S時(shí)，由高精度平面反射鏡82單獨(dú)構(gòu)成反射裝置80，將高精度平面反射鏡82作為反射裝置80，調(diào)整高精度平面反射鏡82的位置，使圓偏振光經(jīng)過(guò)高精度平面反射鏡82反射后沿原路返回，測(cè)量入射到所述夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差Ws，該Ws為測(cè)量裝置的系統(tǒng)誤差。
[0058]S3、通過(guò)公式W = (Wt-Ws)/2計(jì)算得到待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S的波像差，其中W為待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的波像差。
[0059]也就是說(shuō)，將步驟SI測(cè)得的波像差Wt減去步驟S2測(cè)得的波像差Ws，再除以2，即得到待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的波像差W。
[0060]該第二實(shí)施例的測(cè)量裝置還可用于透射平面波光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量。圖6是利用圖4所示的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置測(cè)量待測(cè)透射平面光學(xué)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)的整體波像差時(shí)的示意圖。
[0061]如圖6所示，與圖5A不同的是，使用高精度平面反射鏡82替換圖5中的高精度球面反射鏡81，即由高精度平面反射鏡82和待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S構(gòu)成反射裝置80。此時(shí)，待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S出射到高精度平面反射鏡82的是圓偏振平面波，高精度平面反射鏡82將待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)S出射的圓偏振平面波反射后返回到測(cè)量系統(tǒng)。
[0062]利用該第二實(shí)施例的測(cè)量裝置測(cè)量透射平面波光學(xué)系統(tǒng)的波像差的方法與前述該實(shí)施例測(cè)量無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差的方法基本相同，所不同的僅僅是在步驟Si中，調(diào)整的是高精度平面反射鏡82的位置，使入射到平面反射鏡82的圓偏振平面波原路返回。
[0063]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，用于測(cè)量有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其特征在于，該測(cè)量裝置包括線偏振平面波發(fā)生源、1/2波片、偏振分光棱鏡、1/4波片、第二準(zhǔn)直鏡、球面反射鏡以及夏克-哈特曼波前傳感器，其中， 所述線偏振平面波發(fā)生源用于產(chǎn)生線偏振平面波； 所述1/2波片用于將所述線偏振平面波轉(zhuǎn)換后成為s偏振平面波； 所述偏振分光棱鏡用于將經(jīng)所述1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射來(lái)自所述1/4波片透射的P偏振光； 所述1/4波片用于將來(lái)自所述偏振分光棱鏡的s偏振平面波轉(zhuǎn)換成為圓偏振平面波，以及將由來(lái)自所述反射裝置的圓偏振平面波轉(zhuǎn)換成為P偏振平面波； 所述第二準(zhǔn)直鏡位于所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)與所述1/4波片之間，該第二準(zhǔn)直鏡的焦點(diǎn)和所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的前焦點(diǎn)重合； 所述球面反射鏡的曲率中心與所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的后焦點(diǎn)重合，所述球面反射鏡和所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)組成反射裝置，所述反射裝置用于使來(lái)自1/4波片的圓偏振平面沿原路返回； 所述夏克-哈特曼波前傳感器則用于測(cè)量入射到其上的P偏振光的波像差。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，其特征在于，通過(guò)公式W=(Wt-Ws) /2計(jì)算得到所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測(cè)量裝置在包含所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值，Ws為所述測(cè)量裝置在不包含所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值。
3.一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，用于測(cè)量無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其特征在于，該測(cè)量裝置包括線偏振平面波發(fā)生源、1/2波片、偏振分光棱鏡、1/4波片、第二準(zhǔn)直鏡、平面反射鏡以及夏克-哈特曼波前傳感器，其中， 所述線偏振平面波發(fā)生源用于產(chǎn)生線偏振平面波； 所述1/2波片用于將所述線偏振平面波轉(zhuǎn)換后成為s偏振平面波； 所述偏振分光棱鏡用于將經(jīng)所述1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射來(lái)自所述1/4波片透射的P偏振光； 所述1/4波片用于將來(lái)自所述偏振分光棱鏡的s偏振平面波轉(zhuǎn)換成為圓偏振平面波，以及將由來(lái)自所述反射裝置的圓偏振平面波轉(zhuǎn)換成為P偏振平面波； 所述第二準(zhǔn)直鏡位于所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)與所述1/4波片之間，該第二準(zhǔn)直鏡的焦點(diǎn)和所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的前焦點(diǎn)重合； 所述平面反射鏡和所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)組成反射裝置，所述反射裝置用于使來(lái)自1/4波片的圓偏振平面沿原路返回； 所述夏克-哈特曼波前傳感器則用于測(cè)量入射到其上的P偏振光的波像差。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，其特征在于，通過(guò)公式W=(Wt-Ws) /2計(jì)算得到所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測(cè)量裝置在包含所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值，Ws為所述測(cè)量裝置在不包含所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值。
5.一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，用于測(cè)量無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其特征在于，該測(cè)量裝置包括線偏振平面波發(fā)生源、1/2波片、偏振分光棱鏡、1/4波片、球面反射鏡以及夏克-哈特曼波前傳感器，其中， 所述線偏振平面波發(fā)生源用于產(chǎn)生線偏振平面波； 所述1/2波片用于將所述線偏振平面波轉(zhuǎn)換后成為s偏振平面波； 所述偏振分光棱鏡用于將經(jīng)所述1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射來(lái)自所述1/4波片透射的P偏振光； 所述1/4波片用于將來(lái)自所述偏振分光棱鏡的s偏振平面波轉(zhuǎn)換成為圓偏振平面波，以及將由來(lái)自所述反射裝置的圓偏振平面波轉(zhuǎn)換成為P偏振平面波； 所述球面反射鏡和所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)組成反射裝置，所述反射裝置用于使來(lái)自1/4波片的圓偏振平面沿原路返回； 所述夏克-哈特曼波前傳感器則用于測(cè)量入射到其上的P偏振光的波像差。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，其特征在于，通過(guò)公式W=(Wt-Ws) /2計(jì)算得到所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測(cè)量裝置在包含所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值，Ws為所述測(cè)量裝置在不包含所述無(wú)限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值。
7.一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，用于測(cè)量透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其特征在于，該測(cè)量裝置包括線偏振平面波發(fā)生源、1/2波片、偏振分光棱鏡、1/4波片、平面反射鏡以及夏克-哈特曼波前傳感器，其中， 所述線偏振平面波發(fā)生源用于產(chǎn)生線偏振平面波； 所述1/2波片用于將所述線偏振平面波轉(zhuǎn)換后成為s偏振平面波； 所述偏振分光棱鏡用于將經(jīng)所述1/2波片透射的s偏振平面波反射到1/4波片，并透射來(lái)自所述1/4波片透射的P偏振光； 所述1/4波片用于將來(lái)自所述偏振分光棱鏡的s偏振平面波轉(zhuǎn)換成為圓偏振平面波，以及將由來(lái)自所述反射裝置的圓偏振平面波轉(zhuǎn)換成為P偏振平面波； 所述平面反射鏡和所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)組成反射裝置，所述反射裝置用于使來(lái)自1/4波片的圓偏振平面沿原路返回； 所述夏克-哈特曼波前傳感器則用于測(cè)量入射到其上的P偏振光的波像差。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)系統(tǒng)波像差測(cè)量裝置，其特征在于，通過(guò)公式W=(Wt-Ws)/2計(jì)算得到所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測(cè)量裝置在包含所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值，Ws為所述測(cè)量裝置在不包含所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)時(shí)入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測(cè)量值。
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK204008073SQ201420429293
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】盧增雄, 齊月靜, 蘇佳妮, 楊光華, 周翊, 王宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院