(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910331365.5
(22)申请日 2019.04.24
(71)申请人 暨南大学
地址 510632 广东省广州市天河区黄埔大
道西601号
(72)发明人 贾伟　周常河　王津　项长铖　
谢永芳　薄启宇　
(74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有
限公司 44245
代理人 陈燕娴
(51)Int.Cl.
G01M 11/00(2006.01)
(54)发明名称基于同轴干涉的波面测量装置(57)摘要本发明公开了一种基于同轴干涉的波面测量装置，包括用于产生干涉条纹场的马赫曾德双光束干涉系统、用于产生同轴干涉的合束元件、采集干涉信号的光探测器、以及用于扫描双光束干涉场的二维移动台和测量位移的激光干涉仪系统。

其特点是在传统的马赫曾德双光束干涉仪中引入小尺寸合束元件，使两束相干光产生同轴干涉，通过二维扫描测量该干涉信号的周期变化，实现对马赫曾德双光束干涉场周期的高精度测量，从而推算出双光束波面的分布情况。

利用小尺寸合束元件的扫描测量，该发明可以实现大尺寸波面的测量，而不需要相应尺寸的合束元件
或参考波面。

权利要求书2页 说明书8页 附图4页CN 110057543 A 2019.07.26
C N 110057543
A
权　利　要　求　书1/2页CN 110057543 A
1.一种基于同轴干涉的波面测量装置，其特征在于，所述的波面测量装置包括：
马赫曾德双光束干涉系统，其为双光束全息干涉光路，用于产生稳定的高密度干涉条纹场，并用于待测光学元件输出波面的测量；
同轴干涉及记录模块，包括合束元件和光探测器，用于产生同轴干涉信号，并记录该信息，其中，所述的合束元件，利用光的反射或衍射特性，使马赫曾德干涉光路的两束光重合，产生同轴干涉，从而形成稳定的干涉场；所述的光探测器，用于接收干涉场的光强信息；
二维移动和位移测量系统，包括二维移动平台和激光干涉仪，用于实现大尺寸光场的二维扫描以及位移的精确测量，其中，所述的二维移动平台，用于承载合束元件与光探测器实现对同轴干涉光场的二维扫描，二维移动平台的一维运动方向与马赫曾德干涉光场的条纹方向垂直，另外一维运动方向与干涉光场的条纹方向平行；所述的激光干涉仪，用于高精度测量二维移动平台垂直于干涉光场方向的位移；
数据采集与处理系统，用于控制光探测器采集同轴干涉强度信息、二维移动平台的二维运动以及激光干涉仪的位移测量，并通过数字计算对采集光强的周期信号进行处理，实现大尺寸波面的测量。

2.根据权利要求1所述的基于同轴干涉的波面测量装置，其特征在于，所述的马赫曾德双光束干涉系统为双光束全息干涉光路，包括：激光器、1×2光纤耦合器、第一单模保偏光纤、第二单模保偏光纤、第一准直透镜、第二准直透镜以及待测光学元件；所述的激光器经1×2光纤耦合器均匀分束并分别进入第一单模保偏光纤和第二单模保偏光纤，光纤输出的球面波分别经对称放置的第一准直透镜和第二准直透镜形成相交的两束平面波，产生高密度的干涉光场，其干涉条纹的密度通过改变两束平面波的夹角进行调节，其中，两束平面波中的一束作为参考光，另外一束作为测量光，当插入待测光学元件后输出的波面会发生变化，并改变高密度干涉条纹的周期。

3.根据权利要求1所述的基于同轴干涉的波面测量装置，其特征在于，所述的第一单模保偏光纤和第二单模保偏光纤的偏振方向与干涉条纹方向一致。

4.根据权利要求1所述的基于同轴干涉的波面测量装置，其特征在于，所述的合束元件是半透半反镜、光栅或分束棱镜。

5.根据权利要求1所述的基于同轴干涉的波面测量装置，其特征在于，所述的光探测器是光电倍增管，CCD阵列或雪崩二极管。

6.根据权利要求1所述的基于同轴干涉的波面测量装置，其特征在于，所述的同轴干涉及记录模块还包括小孔光阑，同轴干涉光场经所述的小孔光阑进入光探测器，通过改变小孔光阑的大小控制光探测器的采集信息为同轴干涉光场的一小部分，并且小于干涉条纹周期的二分之一。

7.根据权利要求1所述的基于同轴干涉的波面测量装置，其特征在于，所述的二维移动平台上同时固定有激光干涉仪的反射镜，激光干涉仪的其他部分放置在与马赫曾德双光束干涉系统同一平台上，所述的反射镜以及激光干涉仪出射的激光与所述的合束元件位于同一水平面。

8.根据权利要求1所述的基于同轴干涉的波面测量装置，其特征在于，所述的数据采集与处理系统由一台计算机实现进行控制，所述的光探测器、激光干涉仪以及二维移动平台通过控制器与计算机连接，并利用计算机指令实现对以上设备的同步控制，该计算机在完
2。