一種對(duì)非球面的光學(xué)元件進(jìn)行干涉測(cè)試的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種對(duì)非球面的光學(xué)元件進(jìn)行干涉測(cè)試的方法及系統(tǒng)，尤其涉及一種 測(cè)試具有共路干涉的、由測(cè)試和參考光束多次透射的衍射光學(xué)元件的方法，屬于光電技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光干涉儀通常被用來(lái)測(cè)量高精度光學(xué)元件的表面形狀。這個(gè)測(cè)試方法使用一個(gè) 參考光束（通常具有一個(gè)正常的球形波陣面）干涉一個(gè)測(cè)試光束（通常具有一個(gè)與被測(cè)表 面匹配的波陣面）。為了使一個(gè)球形被測(cè)系統(tǒng)或一個(gè)不規(guī)則平面被測(cè)系統(tǒng)具有特征，測(cè)試光 束的波陣面可以簡(jiǎn)便地產(chǎn)生。然而，為了測(cè)試非球面，產(chǎn)生一個(gè)合適的測(cè)試光束還是有難度 的。用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)測(cè)試光束、使非球面或無(wú)規(guī)則被測(cè)系統(tǒng)具有特征的一個(gè)方法是使用一個(gè) 計(jì)算機(jī)再現(xiàn)全息圖。計(jì)算機(jī)再現(xiàn)全息圖可以用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)任意的波陣面（波陣面斜度的范 圍由于光的衍射和計(jì)算機(jī)再現(xiàn)全息圖的制造和性能而被限制在一個(gè)范圍內(nèi)）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種對(duì)非球面的光學(xué)元件進(jìn) 行干涉測(cè)試的方法及系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的設(shè)想來(lái)源于我們了解到測(cè)試非球面（例如非球面表面或者是一個(gè)不規(guī) 則的表面）的測(cè)試光束和參考光束，可以通過(guò)干涉儀中的相同的單個(gè)計(jì)算機(jī)再現(xiàn)全息圖元 素來(lái)產(chǎn)生，在干涉儀中，其測(cè)試光束和參考光束不僅是同軸的，而且在空間上也是相似的， 因此形成了一個(gè)單臂的非球面的測(cè)試干涉儀。在一個(gè)方案中，為了達(dá)到這樣的效果，測(cè)試光 束和參考光束可以作為計(jì)算機(jī)再現(xiàn)全息圖中入射光束的不同衍射指令來(lái)照明這個(gè)計(jì)算機(jī) 再現(xiàn)全息圖。因此產(chǎn)生了一類新穎的具有衍射元件的干涉儀及其光學(xué)表面測(cè)試的方法。
[0005] 本發(fā)明的目的將通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種對(duì)非球面的光學(xué)元件進(jìn)行干涉測(cè)試的方法，該方法包括：
[0007] 反射第一光束和第二光束，由具有入射波陣面的入射光的衍射元件形成，沿著光 軸由被測(cè)系統(tǒng)照射到衍射兀件上，形成第一反射光束和第二反射光束，其中，與第一反射光 束相對(duì)應(yīng)的第一波陣面的特性與入射光波陣面的特性相似；與第二反射光束相對(duì)應(yīng)的第二 波陣面的特性包括入射波陣面的特性，通過(guò)被測(cè)系統(tǒng)的入射光束相交進(jìn)行調(diào)整；
[0008] 根據(jù)光學(xué)數(shù)據(jù)，通過(guò)使用一個(gè)控制單元包括數(shù)據(jù)處理回路測(cè)定被測(cè)系統(tǒng)的非球面 數(shù)據(jù)，所述光學(xué)數(shù)據(jù)由同軸傳輸?shù)牡谝环瓷涔馐偷诙瓷涔馐纬傻妮椪斩确植嫉玫健?br>[0009] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：所述反射包括反射第一光束和第二光束，與入射光束 衍射元件形成的不同衍射級(jí)項(xiàng)相對(duì)應(yīng)。
[0010] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：所述反射包括反射來(lái)自被測(cè)系統(tǒng)的貓眼結(jié)構(gòu)的第一光 束，以及反射來(lái)自被測(cè)系統(tǒng)的共聚焦裝置的第二光束。
[0011] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：所述反射包括將第一光束反射到與被測(cè)系統(tǒng)相交的第 一點(diǎn)上，還包括將第二光束反射到衍射元件與第一點(diǎn)之間的第二點(diǎn)上。
[0012] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：所述反射包括將第一光束反射到與被測(cè)系統(tǒng)相交的第 一點(diǎn)上，還包括將第二光束反射到第二點(diǎn)上，第一點(diǎn)位于衍射元件與第二點(diǎn)之間。
[0013] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：所述反射包括將具有球形波陣面的第一光束反射，還 包括將具有與被測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的第二光束反射。
[0014] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：所述反射包括在第一光束和第二光束與被測(cè)系統(tǒng)相交 后，將第一光束和第二光束傳輸通過(guò)衍射兀件。
[0015] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：所述反射包括將入射光穿過(guò)衍射元件，并形成所述第 一光束和第二光束。
[0016] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：所述反射包括將入射光束反射到衍射元件，并形成所 述的第一光束和第二光束。
[0017] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：所述測(cè)定包括在第一反射光束和第二反射光束和可調(diào) 節(jié)的光學(xué)衍射元件間引入一個(gè)相移。
[0018] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：還包括調(diào)整衍射元件和控制單元，使第一光束和第二 光束對(duì)應(yīng)的衍射性能間的差異最小化,最終優(yōu)化輻照度分布的可見度。
[0019] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：所述測(cè)定包括基于光學(xué)探測(cè)器得來(lái)的光學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè) 定。
[0020] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：還包括調(diào)整被測(cè)系統(tǒng)的空間分布，從而減弱第一反射 光束和第二反射光束。
[0021] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：所述調(diào)整包括調(diào)整被測(cè)系統(tǒng)的空間分布，使第一反射 光束的輻照強(qiáng)度與第二反射光束的輻照強(qiáng)度相匹配。
[0022] 優(yōu)選的，上述的方法，其中：還包括在被測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)區(qū)域涂上一層材料，使第一 點(diǎn)附近的第一區(qū)域具有第一反射率，在第一區(qū)域外的第二區(qū)域具有第二反射率，其中，第一 點(diǎn)是與第一光束相交的一個(gè)點(diǎn)，第一反射率和第二反射率是互相不同的。
[0023] 本發(fā)明的方案為非球面光學(xué)元件的干涉測(cè)試提供了一個(gè)方法。這個(gè)方法如上所 述，包括反射被測(cè)系統(tǒng)的第一光束和第二光束（這是由一個(gè)來(lái)自具有入射波陣面的入射光 束的衍射元件形成的，也就是沿著一個(gè)光軸入射到衍射元件）來(lái)形成符合特定標(biāo)準(zhǔn)的第一 反射光束和第二反射光束。事實(shí)上，第一反射光束和第二反射光束的性質(zhì)如下：（i)第一反 射光束的波陣面特性與入射光束的波陣面特性相同，（ii)第二反射光束的光陣面特性包括 了入射光束波陣面的特性，這束入射光是由上述被測(cè)系統(tǒng)的入射光調(diào)節(jié)得來(lái)的。第一光束 和第二光束是在入射光照入衍射元件的過(guò)程中形成的，也可以是在入射光透過(guò)衍射元件而 反射的過(guò)程中形成的。這個(gè)方法進(jìn)一步包括使用包含一個(gè)特定程序處理器的控制單元，和 一個(gè)干涉儀，通過(guò)同軸向傳播第一反射光束和第二反射光束，來(lái)形成基于來(lái)自不同輻照度 的光學(xué)數(shù)據(jù)的被測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)非球面元件。反射的步驟可以包括第一光束和第二光束，這 些光束與入射光束中衍射元件形成的兩個(gè)不同衍射指令相對(duì)應(yīng)。另外，它也可以包含反射 來(lái)自貓眼被測(cè)系統(tǒng)的第一光束和來(lái)自共焦模型被測(cè)系統(tǒng)的第二光束。
[0024] 在一個(gè)具體的例子中，反射的步驟可以包括反射第一光束，將其聚焦到與被測(cè)系 統(tǒng)光軸交叉的第一個(gè)點(diǎn)，反射第二光束與第二個(gè)點(diǎn)聚焦。一般情況下這兩個(gè)點(diǎn)是不同的，可 以位于第一光束和第二光束傳播的軸上。在一個(gè)具體的例子中，第二個(gè)點(diǎn)位于衍射元件與 第一個(gè)點(diǎn)之間。又或者，反射的步驟中可以包括反射具有球形波陣面的第一光束，和反射具 有與被測(cè)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的波陣面的第二光束。另外，被測(cè)系統(tǒng)的空間分布反射的調(diào)整可以減 弱第一反射光束和第二反射光束（舉個(gè)例子，可以使第一反射光束和第二反射光束對(duì)應(yīng)的 輻射強(qiáng)度之間保持一個(gè)已知的差異）。在一個(gè)具體的例子中，調(diào)整被測(cè)系統(tǒng)的反射空間分 布，來(lái)使第一反射光束輻射強(qiáng)度與第二反射光束輻射強(qiáng)度相匹配。
[0025] 本發(fā)明還提供一個(gè)共路干涉系統(tǒng)，該干涉系統(tǒng)包括：
[0026] 位于由物平面到入射平面的入射光束通路中的衍射元件，所述衍射元件的結(jié)構(gòu)如 下：
[0027] (i)衍射元件與所述入射光束相交，形成與一級(jí)衍射相對(duì)應(yīng)的第一光束；
[0028] (ii)衍射元件與所述入射光束相交，形成與二級(jí)衍射相對(duì)應(yīng)的第二光束；
[0029] 所述第一光束與光軸上的第一點(diǎn)相交，第二光束與光軸上的第二點(diǎn)相交，第一點(diǎn) 和第二點(diǎn)互不相同。
[0030] 優(yōu)選的，上述的共路干涉系統(tǒng)，其中：所述第一光束和第二光束沿著光軸傳輸，第 一點(diǎn)和第二點(diǎn)位于這個(gè)光軸上。
[0031] 優(yōu)選的，上述的共路干涉系統(tǒng)，其中：所述第二光束由一個(gè)反光鏡反射，這個(gè)反射 平面的位置與通過(guò)第二點(diǎn)的光軸垂直，形成所述