用于大尺寸光学玻璃光学均匀性检测的干涉仪

　　1　引　　言

　　众所周知,光学仪器分辨率的高低,在很大程度上取决于所用光学材料的均匀程度。光学均匀性的定量测定在大部分光学研究领域和各种光学仪器的设计 中都是十分重要的。近年来,对大尺寸高均匀度玻璃的要求越来越多,空间光学的迅速发展,使这一要求成为现实问题。如卫星用CCD像机,其检测装置中的平行 光管、干涉仪等主要光学件,直径都在400mm以上,最大毛坯直径已达φ720mm,并要求其折射率不均匀性Δn不大于2×。口径之大,精度之高是前所未有的。国内已有的玻璃检测方法都无法满足这一要求。因此,探讨和建立新的定量测定方法势在必行。

　　2　大尺寸光学玻璃光学均匀性检测干涉仪

　　从理论上,国内外高精度确定光程差普遍采用的方法,只有干涉法。我们要探讨的是能够实现大尺寸初加工玻璃毛坯的光学均匀性的检测方法。

　　2.1　斐佐干涉仪

　　斐佐干涉仪常用于检验平板玻璃和平面的表面面形。由于大的平面标准样板制备困难,通常口径只做到φ150mm[1]。国外φ750mm直径的斐 佐干涉仪早已被研制出[2]。已研制出的各种型号的斐佐干涉仪通常为立式的,更适合于光学零件的成品检验。这时,标准平面可采用水油、水银等,既可解决标 准平面镜加工的困难,又可做成很大尺寸。这种情况要解决的问题是震动、灰尘颗粒、蒸发、温度差、静电电荷、磁场、被检平板的重力变形和温度变化的干扰。检 验玻璃毛坯的光学均匀性,样品尺寸大、工作面只能细磨、采用贴置玻璃的办法。这时重力的影响将是不可忽略的,工作也不方便。长春光机所研制了多种形式的斐 佐干涉仪,其中口径最大的为立式的、液面作标准面的、直径达200mm。上海光机所生产的激光平面干涉仪口径达140mm。

　　2.2　多光束球面干涉仪[2]

　　多光束干涉仪是由陶兰斯库检验平面时发展并做出了突出的贡献。干涉条纹的锐度由多光束装置产生。

　　多光束球面干涉仪是斐佐平面干涉仪的发展。可用于无接触检验,球面曲率半径大于130mm,口径半径比小于1∶2.5的镀铝凹面反射镜加辅助的 标准球面或平面镜后可以检验平面,凹凸非球面二次曲面反射镜、玻璃的均匀性、各种望远物镜、光学系统的质量及安装变形等。测出被检件或系统对于氦-氖气体 激光波长所对应的波面变形误差,确定镜面的局部误差及系统会聚球面波的质量。长春光机所在七十年代就已研制出多光束激光球面干涉仪的干涉头,在实际使用中 证明了该仪器有很广泛的应用价值。

　　实践证明,多光束球面干涉仪的最大缺点是小的标准球面镜的加工和装调困难,这给该仪器的推广使用造成了一定的障碍。而采用多光束比采用双光束正弦分布的技术更容易获得高精度,并易于实现光电探测。