微型光学元件的透过波面畸变的数字化检测

　　1　引　言

　　为了解决φ3·6 mm×0·5 mm玻璃平面窗的透过波面畸变的测量难题,中日合资上海光和玻璃制品有限公司引进了浙江大学光电系研制的CQG-Ⅱ型车间数字干涉仪。在直接测量时,利用该仪器的放大功能难以得到理想的测量效果,后来仪器上增加了一个4倍放大系统,获得了满意的测量结果。φ3·6 mm玻璃出射窗的通光口径为φ3·1 mm,要求透过波面畸变PV≤0·125λ。经过几个月的在线检测表明:仪器的重复性很好,隔日的仪器重复精度为PV≤0·03λ。该仪器目前已经正常投入在线检测,控制了产品质量,能指导多台双面抛光机的参数调整,使产品的送检合格率达到了90%。用于光盘系统的微型光学件———φ3·6 mm出射窗已为日本先锋公司(PIO-NEER)复检通过,确保了公司的主产品的正常批量生产。

　　2　干涉仪上的放大系统

　　由于CQG-Ⅱ干涉仪直接测量φ3·6 mm,被检面积仅为φ60 mm口径的四百分之一,所以在CCD靶面上不易发现光斑,即使将像面放大,也难以获得理想的干涉图。采用4倍放大光学系统(图1),可以获得理想的干涉图。干涉图的采样点可达4200点,约为充满靶面的一半,可以正常完成测试工作。

　　由于被检件太小,所以安装对准比较困难。若要测试镀过多层增透膜的工件,反射光很微弱,则测试工作就更加困难。显然最好的办法就是测试工件的透过波面畸变。

　　3　干涉仪上透过波面畸变测量系统

　　在干涉仪放大系统的上方加一个标准平面反射镜,工件装夹工作台置于标准平面反射镜与参考平面之间,这样就形成了透过波面测量系统。当反射镜与参考面相干并调出3~5条直条纹时,通常的精度PV≤0·03λ,工件放入工件夹具内就可进行测量。图2是φ3·6 mm平面的典型测量结果。

　　4　透过波面畸变测量的优点

　　(1)对工件的安装要求不高,允许工件安装时有轻度倾斜。

　　(2)工件的宽带增透膜不影响工件的透过波面测量。

　　(3)透过波面测量是综合测试两个面的面形和材料的光学均匀性,有利于提高产品质量。

　　(4)减少废品率:单个表面检测超差时,有可能用另一个表面来补偿(高低光圈相减)。

　　(5)提高检测效率:不仅安装调试容易,而且每个工件只需测量一次,大大提高了检测精度。

　　5　讨　论

　　(1)微型光学平面的干涉测量应该采用光学放大系统。

　　(2)透射窗、波片等工件应该测量透过波面畸变。

　　(3)微型光学件测量时会产生小孔衍射现象,要用计算机“确定口径”程序去除衍射干涉条纹。