浸液干涉法测量非球面面形

　　前言

　　随着非球面透镜制造技术的进步，非球面透镜的应用日渐广泛，用塑料、玻璃等制作的非球面透镜已广泛地用于各种类型的光学系统中，与此相适应非球面测试技术也得到了不断的发展和完善。目前采用的非球面测试方法主要有经典法、干涉法、机械法等。对于任意面形的深度非球面的面形测量，一般的经典法和干涉法似无能为力。这时，只能采用昂贵的、高精度的三坐标测量仪。激光扫描法是一冲廉价的机械测量法，但要得到二维的波面信息仍需要花费大量时间。人们一直在寻求一种能够像干涉法那样同时获得二维面形信息的测量深度非球面面形的方法。条纹扫描型剪切干涉仪较好地解决了这个问题。在一般干涉仪上使被测非球面沿光轴移动的方法也可测量深度非球面，但测量工作量大。双波长全息法莫尔等高法为我们解决这一问题提供了一个新的途径。这两种方法的基本原理是扩大干涉条纹间的高差当量，使在高差较大时也能看到干涉条纹，因而可以解决深度非球面的测量问题。但这两种方法都需要专用的设备，也难于自由地改变条纹间的高差当量，因而未能在非球面测试中广泛应用。本文所采用的方法也是扩大干涉条纹间高差当量的方法，称为浸液干涉法。本方法利用一般光学实验室都具备的干涉仪，再加一液槽即可完成.非球面面形的测试。该方法可以任意改变高差当量以适应于不同的被测面形，因而是一种非常有效、实用的深度非球面面形测试方法。

　　1测量原理

　　如图1所示，将一浸有被测非球面透镜的液槽置于激光泰曼干涉仪的测试臂中，适当调整液体折射率使其接近被测透镜的折射率。这时，就可观察到干涉条纹。进一步调整液体的拆射率使达到适于测量的干涉条纹间隔，分析该千涉图就可得到非球面面形。干涉图的判读原理如下:在出现干涉条纹时，被测透镜折射率和液体折射率十分相近，可近似认为，当光线在透镜入射面上坐标为(x，y)点处射入时，也在相同的(x，y)坐标处射出，即忽略光线在透镜内的位移。如图2，设透镜的中心厚度为d，在坐标(二，y)处的厚度为D(x，y).通过点(二，y)作与光轴垂直的两平行平面，则在两平面间通过点(x，y)的光程和通过点(o，o)的光程分别为

　　式中，。。为被测透镜的折射率，，为液槽中液体的折射率，两光线的光程差为

　　光程差J由干涉法测出。在该方法中，光线两次通过液槽，J=m几/2，二为自中心到测点(x，y)之间的条纹数，兄为使用的激光器波长。在本实验中用氦氖激光器，兄=6328入.这样被测透镜的点(二，力处相对于透镜中心处的厚度差为