型哈特曼检测装置研究.pdfVIP

　第 17 卷 　第 9 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol . 17 ,No . 9 　 　2005 年 9 月 H I GH PO W ER L A SER AND PA R T ICL E B EA M S Sep . ,2005 　 文章编号 : 　100 14322 (2005) 扫描型哈特曼检测装置研究 1 ,2 1 ,2 1 1 ,2 1 1 1 刘 　丹 , 　闫　岩 , 　任冰强 , 　赵永凯 , 　黄立华 , 　黄惠杰 , 　王向朝 ( 1. 中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 20 1800 ; 　2 . 中国科学院 研究生院, 北京 100049) 　　摘 　要 : 　在传统哈特曼检验法基础上研制成功一种扫描型哈特曼检测新装置 ,可对最大口径为 300 mm 的聚焦镜在全口径范围内进行采样测量 。该检测装置由大 口径标准平行光管 、扫描式哈特曼光阑、被检聚焦 镜 、CCD 摄像机及计算机组成 ,在水平和垂直两个径向上开有等间距排列且相互错开半个间距的小孔 ,并且在 步进电机的驱动下绕光轴旋转 ,可对被检聚焦镜进行全口径连续采样 。对有效口径为 154 mm 的斐索平面干 涉仪非球面准直物镜的球差及焦斑能量集中度进行了测量 ,进而由球差计算得到了波像差 ,并用干涉法对该准 直物镜进行了测量 。球差的理论值与测量值最大偏差为 14 . 6 % ; 由新装置测量并计算得到的波像差 PV 值与 μ 干涉法测量并计算得到的 PV 值偏差为 11. 5 % ; 实测的 80 % 的能量集中在 34 m 的范围内,而计算得到的 μ 80 %的能量集中在 28 m 之内,最后对结果进行了分析并提出了进一步改进的意见 。 　　关键词 : 　光学检测 ; 　哈特曼检验法 ; 　扫描式哈特曼光阑; 　非球面准直物镜 ; 　球差 ; 　波像差 ; 　能 量集中度 　　中图分类号 : 　TN247 　　　　文献标识码 : 　A 　　目前高功率激光装置中大口径光学元件和组件的检测主要使用干涉法和阴影法 ,但这两种方法均存在一 些不足[ 1 ] 。干涉法必须具备大口径激光干涉仪 ,且只能检测低频缺陷[2 ] ; 阴影法的检验结果只能定性 ,而且与 检测者的经验有关 。而哈特曼检验法可以弥补上述两种方法的不足 ,但传统哈特曼检验法中的光阑小孔分布 是固定的 ,如按米字形或矩形排列 ,这就带来了诸多问题 ,如对光阑制造精度要求高 ,光学元件取样密度受限 , 不能检测环带内的局域误差等[3 ] 。 　　本文介绍了一种扫描型哈特曼检测装置 ,除了具有传统哈特曼检验法的优点外 ,还可对被检光学元件全口 径信息进行无遗漏的连续测量 。利用本装置对一块有效口径为 154 mm 的斐索平面干涉仪非球面准直物镜 的球差进行了测量 ,通过与 W Y KO ( R T I4 100) 激光干涉仪对该非球面准直物镜的测量结果相比较 ,两者吻合 得很好 ,此外还给出了焦斑能量集中度结果 , 由此说明了该检测装置的可行性及可靠性 。 1 　检测装置与测量原理 1 . 1 　检测装置 ( ) 　　该装置如图 1 a 所示 ,主要由大口径标准平行光管 、扫描式哈特曼光阑、被检聚焦镜 、CCD 摄像机及计算 机组成 ,其中扫描式哈特曼光阑由步进电机驱动旋转 ,CCD 摄像机固定在调整架上 ,可沿光轴方向移动 。 Fig . 1 　Schematics of t he exp erimen