本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種f-p標(biāo)準(zhǔn)具平行度檢測(cè)校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

1、f-p（法珀）標(biāo)準(zhǔn)具主要由兩塊平行的熔石英平板組成，平板內(nèi)側(cè)鍍有高反射率膜層，平板間的介質(zhì)為空氣，平板間的距離通過(guò)墊片（或隔圈）固定。法珀標(biāo)準(zhǔn)具基于多光束干涉原理，光進(jìn)入法珀腔在兩塊平板間多次反射后形成多光束干涉。由于法珀標(biāo)準(zhǔn)具有光譜分辨率高、測(cè)量精度準(zhǔn)、穩(wěn)定性好以及易于集成等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于光譜學(xué)、激光技術(shù)、光通信、天文學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域。

2、法珀標(biāo)準(zhǔn)具兩塊平板的平行度決定了標(biāo)準(zhǔn)具的譜線半寬和透過(guò)光強(qiáng)，是評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)具性能的關(guān)鍵參數(shù)。目前測(cè)量平行度的方法主要有：機(jī)械測(cè)量法，使用機(jī)械裝置直接測(cè)量?jī)蓚€(gè)平板之間的間距變化，這類方法屬于接觸式測(cè)量，會(huì)對(duì)平板的反射面造成物理?yè)p害或污染，同時(shí)測(cè)量精度較低，僅可以達(dá)到微米量級(jí)；自準(zhǔn)直法，該方法利用自準(zhǔn)直原理，激光器發(fā)出的光束分別被兩個(gè)工作面反射，然后成像在焦面上，根據(jù)像點(diǎn)的相對(duì)位置來(lái)計(jì)算兩塊平板的平行度，這種測(cè)量方法雖然不會(huì)對(duì)反射面造成物理?yè)p害，但測(cè)量精度同樣較低，也為微米量級(jí)；干涉測(cè)量法，通過(guò)改變干涉光束的相位差，分析干涉條紋的計(jì)數(shù)、均勻性以及變化情況，獲得兩塊平板間的平行度，傳統(tǒng)的干涉測(cè)量方法由于受到人為經(jīng)驗(yàn)和成像系統(tǒng)分辨率等因素的限制，測(cè)量精度只能做到λ/10-λ/20，后來(lái)通過(guò)采用精密的移相機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，測(cè)量精度提高到λ/50，再后來(lái)通過(guò)采用波長(zhǎng)可調(diào)的激光器進(jìn)行移相，短期內(nèi)的測(cè)量精度可達(dá)到0.3nm，但這種方法是根據(jù)改變相位差引起的干涉條紋變化情況來(lái)判斷平行度，對(duì)移相機(jī)構(gòu)的精度、激光光源的穩(wěn)定性，以及測(cè)量環(huán)境都有很高的要求，一旦無(wú)法保證這些條件就會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，從而大大增加了檢測(cè)系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種法珀標(biāo)準(zhǔn)具平行度檢測(cè)校準(zhǔn)方法，旨在解決的技術(shù)問(wèn)題是采用具有子孔徑的掩膜對(duì)法珀標(biāo)準(zhǔn)具的通光孔徑進(jìn)行分割，光束通過(guò)各子孔徑對(duì)應(yīng)的法珀標(biāo)準(zhǔn)具局部區(qū)域后，產(chǎn)生相應(yīng)的光譜曲線，通過(guò)對(duì)比各光譜曲線的相對(duì)偏移，精確測(cè)量各局部區(qū)域平板間距的差異。

2、一種f-p（法珀）標(biāo)準(zhǔn)具平行度檢測(cè)校準(zhǔn)方法，所述法珀標(biāo)準(zhǔn)具由兩塊平行的平板組成，所述平板為熔石英材質(zhì)，且設(shè)有通光孔徑，具體包括如下步驟：

3、步驟1：在法珀標(biāo)準(zhǔn)具的通光孔徑上放置掩膜，掩膜邊緣四周成對(duì)分布n個(gè)通光的子孔徑，每個(gè)子孔徑與法珀標(biāo)準(zhǔn)具的區(qū)域相匹配，且對(duì)應(yīng)區(qū)域的平板間距為hn；

4、步驟2：寬波段連續(xù)譜光源發(fā)射的光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直后形成準(zhǔn)直光束，分別射入掩膜上的n個(gè)子孔徑及其對(duì)應(yīng)的法珀標(biāo)準(zhǔn)具區(qū)域，然后經(jīng)過(guò)成像鏡匯聚到焦面上；

5、步驟3：遮擋掩膜上的子孔徑，僅保留一對(duì)方向?qū)?yīng)的子孔徑通光，用光譜儀測(cè)量焦面上像點(diǎn)的光譜曲線；

6、當(dāng)法珀標(biāo)準(zhǔn)具的兩塊平板不平行時(shí)，則兩個(gè)子孔徑對(duì)應(yīng)的平板間距hn不一致，此時(shí)兩個(gè)子孔徑得到兩條光譜曲線；

7、步驟4：比對(duì)上述兩條光譜曲線的偏移量δλ，

8、（1）

9、其中，h為間距，λ為波長(zhǎng)

10、并根據(jù)公式（1）計(jì)算出兩個(gè)子孔徑對(duì)應(yīng)的平板間距的差值δh；

11、步驟5：兩個(gè)子孔徑的中心距離為l，

12、（2）

13、根據(jù)公式（2）及這對(duì)子孔徑的方向得到法珀標(biāo)準(zhǔn)具的兩塊平板在此方向上的相對(duì)傾斜量δθ；

14、步驟6：根據(jù)平板傾斜量δθ及傾斜方向，調(diào)整法珀標(biāo)準(zhǔn)具兩塊平板間的墊片（或隔圈），同時(shí)觀察兩條光譜曲線的平移情況，當(dāng)兩條光譜曲線完全重合時(shí)，則說(shuō)明法珀標(biāo)準(zhǔn)具在此方向平行；

15、步驟7：更換掩膜上的通光子孔徑，重復(fù)步驟3到步驟6；

16、步驟8：令掩膜上的所有子孔徑都通光，當(dāng)所有子孔徑的光譜曲線都重合時(shí)，則f-p標(biāo)準(zhǔn)具的兩塊平板完全平行。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

18、（1）本發(fā)明同時(shí)獲得f-p（法珀）標(biāo)準(zhǔn)具不同區(qū)域的光譜曲線，通過(guò)比對(duì)光譜曲線的相對(duì)偏移對(duì)法珀標(biāo)準(zhǔn)具的平行度進(jìn)行檢測(cè)并校準(zhǔn)，不需要精密的移動(dòng)機(jī)構(gòu)、不受光源穩(wěn)定性和檢測(cè)環(huán)境的影響，測(cè)量和校準(zhǔn)效果更好；

19、（2）本發(fā)明通過(guò)光譜儀測(cè)量法珀標(biāo)準(zhǔn)具局部區(qū)域的光譜曲線，所以檢測(cè)和校準(zhǔn)精度取決于使用的光譜儀，由于光譜儀具有較高的光譜分辨率，所以本發(fā)明的檢測(cè)和校準(zhǔn)精度較高，可以達(dá)到納米量級(jí)；

20、（3）本發(fā)明根據(jù)掩膜上子孔徑的方位，可以明確法珀標(biāo)準(zhǔn)具平板的傾斜方向，并通過(guò)觀察光譜曲線，對(duì)法珀標(biāo)準(zhǔn)具的平行度進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

1.一種f-p標(biāo)準(zhǔn)具平行度檢測(cè)校準(zhǔn)方法，所述f-p標(biāo)準(zhǔn)具由兩塊平行的平板組成，所述平板為熔石英材質(zhì)，且設(shè)有通光孔徑，其特征在于，具體包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，本發(fā)明公開(kāi)了一種F?P標(biāo)準(zhǔn)具平行度檢測(cè)校準(zhǔn)方法，具體是采用帶有子孔徑的掩膜對(duì)法珀標(biāo)準(zhǔn)具的通光孔徑進(jìn)行分割，通過(guò)光譜儀同時(shí)獲取法珀標(biāo)準(zhǔn)具不同區(qū)域的光譜曲線，通過(guò)比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具局部區(qū)域光譜曲線的相對(duì)偏移，精確測(cè)量各局部區(qū)域平板間距的差異，實(shí)現(xiàn)法珀標(biāo)準(zhǔn)具平行度的檢測(cè)和實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，不需要精密的移動(dòng)機(jī)構(gòu)、不受光源穩(wěn)定性和檢測(cè)環(huán)境的影響，測(cè)量和校準(zhǔn)精度可以達(dá)到納米量級(jí)。

技術(shù)研發(fā)人員：馬琳,金振宇,朱瑾,常亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9