一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置，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，并透射來自1/4波片透射的p偏振光；1/4波片用于將來自偏振分光棱鏡的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量入射到其上的p偏振光的波像差。本實用新型可以實現(xiàn)各種復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測。
【專利說明】一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光學(xué)測量【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)代高級光學(xué)成像系統(tǒng)，對系統(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、加工、裝調(diào)以及成像過程中各種因素引起的機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)制造過程中高精度的系統(tǒng)波像差檢測具有舉足輕重的作用。
[0003]光學(xué)系統(tǒng)波像差的常用測量方法有基于干涉法的泰曼-格林干涉儀、菲索干涉儀、點衍射干涉儀、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，并且價格比較昂貴。點衍射干涉儀通過微孔衍射產(chǎn)生近于理想的球面波作為參考光，具有很高的測量精度，但是微孔不容易加工，光束能量利用率較低，且測量過程中系統(tǒng)誤差的標(biāo)定較為復(fù)雜。剪切干涉儀通過原始波前與錯位波前之間的干涉進(jìn)行波像差的測量，具有較高的精度，但是測量過程中系統(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同時測量波前在兩個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)簡單，光能利用率高，測量速度快、精度高等特點，在自適應(yīng)光學(xué)、激光光束質(zhì)量測量和醫(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，需要用波像差較小的光學(xué)系統(tǒng)代替待測光學(xué)系統(tǒng)，這將引起兩方面的問題: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，使得待測系統(tǒng)波像差的測量結(jié)果中包含了標(biāo)定過程所用的光學(xué)系統(tǒng)的波像差，另一方面，為了實現(xiàn)更高精度的系統(tǒng)波像差檢測，在標(biāo)定過程中，需要采用更高精度的光學(xué)系統(tǒng)，而實際光學(xué)系統(tǒng)的波像差受衍射極限的限制，因此，上述方法很難實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測。
實用新型內(nèi)容
[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]本實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)波像差高精度測量裝置，以實現(xiàn)對各種復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測。
[0008]( 二)技術(shù)方案
[0009]為了達(dá)到上述的目的，本實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)波像差測量裝置，在測量和標(biāo)定過程中均采用高精度球面參考鏡或高精度平面參考鏡，且測量光路采用雙光路的結(jié)構(gòu)，可獲得更好的信噪比，更有益于實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測。
[0010]本實用新型提出的光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置，用于測量有限共軛光學(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，并透射來自所述1/4波片透射的P偏振光；所述1/4波片用于將來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)直鏡的焦點和所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的前焦點重合；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量入射到其上的P偏振光的波像差。
[0011 ] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，通過公式W = (Wt-Ws) /2計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為所述測量裝置在包含所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值，Ws為所述測量裝置在不包含所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值。
[0012]本實用新型還提出一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置，用于測量無限遠(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，并透射來自所述1/4波片透射的P偏振光；所述1/4波片用于將來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)直鏡的焦點和所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的前焦點重合；所述平面反射鏡和所述無限遠(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量入射到其上的P偏振光的波像差。
[0013]根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，通過公式W= (Wt-Ws)/2計算得到所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測量裝置在包含所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值，Ws為所述測量裝置在不包含所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值。
[0014]本實用新型還提出一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置，用于測量無限遠(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，并透射來自所述1/4波片透射的P偏振光；所述1/4波片用于將來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量入射到其上的P偏振光的波像差。
[0015]根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，通過公式W= (Wt-Ws)/2計算得到所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測量裝置在包含所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值，Ws為所述測量裝置在不包含所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值。
[0016]本實用新型還提出一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置，用于測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，并透射來自所述1/4波片透射的P偏振光；所述1/4波片用于將來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量入射到其上的P偏振光的波像差。
[0017]根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，通過公式W = (Wt-Ws)/2計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為所述測量裝置在包含所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值，Ws為所述測量裝置在不包含所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值。
[0018](三)有益效果
[0019]本實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)波像差測量裝置，可以實現(xiàn)各種復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測，測量裝置光學(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)波像差檢測中能量的利用率，同時該測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)上可完成測量系統(tǒng)的標(biāo)定和光學(xué)系統(tǒng)波像差的測量，有效提高了測量速度和精度。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0027]為了實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)波像差的高精度檢測，本實用新型提出一種用于光學(xué)系統(tǒng)波像差測量的測量裝置。該測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]偏振分光棱鏡能對不同偏振方向的偏振光進(jìn)行反射或透射，在本實用新型中，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1/4片而轉(zhuǎn)換為所述P偏振光，該P偏振光接著透射過偏振分光棱鏡到達(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量入射到其上的P偏振光的波像差。
[0034]本實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光學(xué)系統(tǒng)組合而成。通過測量包含待測光學(xué)系統(tǒng)和不包含待測光學(xué)系統(tǒng)時的入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差，計算出待測光學(xué)系統(tǒng)的波像差。
[0035]同時，對于不同的待測光學(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)機構(gòu)來調(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]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0037]第一實施例
[0038]圖1A為本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置的第一實施例的結(jié)構(gòu)圖，該實施例是用于進(jìn)行有限遠(yuǎn)或無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差測量的測量裝置。如圖1A所示，該測量裝置包括線偏振球面波點源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]該實施例中，可采用微孔作為線偏振球面波點源時的照明系統(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]具體來說，線偏振球面波點源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偏振光透射過偏振分光棱鏡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)波像差測量裝置測量有限共軛光學(xué)系統(tǒng)波像差時的示意圖，其中圖2A顯示的是用于測量待測光學(xué)系統(tǒng)和測量系統(tǒng)的整體波像差，圖2B顯示的是用于標(biāo)定測量系統(tǒng)本身的波像差。
[0042]如圖2A所示，在測量整體波像差時，由待測光學(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的焦點和待測光學(xué)系統(tǒng)S的前焦點重合，使高精度球面反射鏡81的曲率中心與待測光學(xué)系統(tǒng)S的后焦點重合。
[0043]如圖2B所示，在標(biāo)定測量系統(tǒng)本身的波像差時，由高精度球面反射鏡81單獨構(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的焦點重合。
[0044]具體來說，利用該實施例的測量裝置測量有限共軛光學(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的焦點和待測光學(xué)系統(tǒng)S的前焦點重合，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光學(xué)系統(tǒng)S的后焦點重合，這樣，圓偏振光經(jīng)過高精度球面反射鏡81反射后沿原路返回，測量入射到所述夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差WT，該Wt包含待測系統(tǒng)S的波像差和測量裝置本身的系統(tǒng)誤差。
[0046]S2、在不放置待測光學(xué)系統(tǒng)S時，由高精度球面反射鏡81單獨構(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的焦點重合，測量入射到所述夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差Ws，該Ws為測量裝置的系統(tǒng)誤差。
[0047]S3、通過公式W = (Wt-Ws)/2計算得到待測光學(xué)系統(tǒng)S的波像差，其中W為待測光學(xué)系統(tǒng)的波像差。
[0048]也就是說，將步驟SI測得的波像差Wt減去步驟S2測得的波像差Ws，再除以2，即得到待測光學(xué)系統(tǒng)的波像差W。
[0049]該第一實施例的測量裝置還可用于無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)波像差測量。圖3是利用圖1A所示的光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置測量待測無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)和測量系統(tǒng)的整體波像差時的示意圖。
[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和待測光學(xué)系統(tǒng)S構(gòu)成反射裝置80。此時，待測光學(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將待測光學(xué)系統(tǒng)S出射的圓偏振平面波反射后返回到測量系統(tǒng)。
[0051]利用該第二實施例的測量裝置測量無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差的方法與前述測量有限共軛光學(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]第二實施例
[0053]圖4為本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置的第二實施例的結(jié)構(gòu)圖，該實施例是用于進(jìn)行無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)或透射平面波光學(xué)系統(tǒng)的波像差測量的測量裝置。如圖4所示，相比于圖1A所示的第一實施例，該測量裝置中不包括第二準(zhǔn)直透鏡60。也就是說，在該第二實施例的測量裝置中，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)波像差測量裝置測量無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)波像差時的示意圖，其中圖5A顯示的是用于測量待測光學(xué)系統(tǒng)和測量系統(tǒng)的整體波像差，圖5B顯示的是用于標(biāo)定測量系統(tǒng)本身的波像差。如圖5A所示，在測量整體波像差時，使用高精度球面反射鏡81和待測光學(xué)系統(tǒng)S共同構(gòu)成反射裝置80，將待測光學(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的曲率中心與待測光學(xué)系統(tǒng)S的后焦點重合。
[0055]具體來說，利用該實施例的測量裝置測量無限遠(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光學(xué)系統(tǒng)S的后焦點重合，這樣，圓偏振光經(jīng)過高精度球面反射鏡81反射后沿原路返回，測量入射到所述夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差Wt，該Wt包含待測系統(tǒng)S的波像差和測量裝置本身的系統(tǒng)誤差。
[0057]S2、在不放置待測光學(xué)系統(tǒng)S時，由高精度平面反射鏡82單獨構(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)過高精度平面反射鏡82反射后沿原路返回，測量入射到所述夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差Ws，該Ws為測量裝置的系統(tǒng)誤差。
[0058]S3、通過公式W = (Wt-Ws)/2計算得到待測光學(xué)系統(tǒng)S的波像差，其中W為待測光學(xué)系統(tǒng)的波像差。
[0059]也就是說，將步驟SI測得的波像差Wt減去步驟S2測得的波像差Ws，再除以2，即得到待測光學(xué)系統(tǒng)的波像差W。
[0060]該第二實施例的測量裝置還可用于透射平面波光學(xué)系統(tǒng)波像差測量。圖6是利用圖4所示的光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置測量待測透射平面光學(xué)系統(tǒng)和測量系統(tǒng)的整體波像差時的示意圖。
[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和待測光學(xué)系統(tǒng)S構(gòu)成反射裝置80。此時，待測光學(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將待測光學(xué)系統(tǒng)S出射的圓偏振平面波反射后返回到測量系統(tǒng)。
[0062]利用該第二實施例的測量裝置測量透射平面波光學(xué)系統(tǒng)的波像差的方法與前述該實施例測量無限遠(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]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實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)波像差測量裝置，用于測量有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其特征在于，該測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，并透射來自所述1/4波片透射的P偏振光； 所述1/4波片用于將來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)直鏡的焦點和所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)的前焦點重合； 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)波像差測量裝置，其特征在于，通過公式W=(Wt-Ws) /2計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為所述測量裝置在包含所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值，Ws為所述測量裝置在不包含所述有限共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值。
3.一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置，用于測量無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其特征在于，該測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，并透射來自所述1/4波片透射的P偏振光； 所述1/4波片用于將來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)直鏡的焦點和所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的前焦點重合； 所述平面反射鏡和所述無限遠(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)波像差測量裝置，其特征在于，通過公式W=(Wt-Ws) /2計算得到所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測量裝置在包含所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值，Ws為所述測量裝置在不包含所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值。
5.一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置，用于測量無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其特征在于，該測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，并透射來自所述1/4波片透射的P偏振光； 所述1/4波片用于將來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)波像差測量裝置，其特征在于，通過公式W=(Wt-Ws) /2計算得到所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，其中W為所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)的波像差，Wt為所述測量裝置在包含所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值，Ws為所述測量裝置在不包含所述無限遠(yuǎn)共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值。
7.一種光學(xué)系統(tǒng)波像差測量裝置，用于測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，并透射來自所述1/4波片透射的P偏振光； 所述1/4波片用于將來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)波像差測量裝置，其特征在于，通過公式W=(Wt-Ws)/2計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為所述測量裝置在包含所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值，Ws為所述測量裝置在不包含所述透射平面波共軛光學(xué)系統(tǒng)時入射到夏克-哈特曼波前傳感器的P偏振光的波像差測量值。
【文檔編號】G01M11/02GK204008073SQ201420429293
【公開日】2014年12月10日 申請日期: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 申請人:中國科學(xué)院光電研究院