一种精确测量光学系统焦距的新方法

　　焦距是表征光学系统特性的一个重要参数。传统的测量方法有放大率法，精密测角法等，最近又有利用Talbot效应的Moire利用狭缝衍射的傅里叶频谱法^[2][3]等。本文、首次提出一种新的高精度测量方法，即低频全息光栅法，该方法适应性广，不仅可用于轴对称光学系统(如球面、二次非球面)，而且还适用于非轴对称光学系统(如柱面、轮胎面等双曲率系统)的焦距测量.

　　1测量原理

　　低频全息光栅就是由两束夹角比较小的平行激光束相干涉制成的全息光栅，其空间颇率为其中为记录光波长。当用一束波长为入的单色平行光垂直于低颇全息光栅照射时，就会出现三束衍射的平行光束。根据全息基本原理，衍射光的方向为

          如果在全息光栅后面放上被测光学系统，则在其后焦面上就形成了三个点(线)象。利用照相法或测量显徽镜测量零级到一级象的距离y或测量正负一级象的距离2y，则由下式即可求出被测焦距

　　2实验

　　2.1低频全息光栅的制造

　　由于所需全息光栅的空间频率较低，不能用常规的方法进行制造。为此，我们利用MaCh-zehnde:干涉仪，微调其中一个反射镜，使两束平行光有一定的夹角，并在两束光相交处放置全息干板，经过曝光、显影、定影和漂白，就得到了一个低狈全息光栅。

        实验用光源为H，Ne激光器全息干板为天津I型。用ASKANIAO.2秒精密测角仪测量全息光栅的衍射角，7次侧盘结果为单次测量的标准误差估计值如果所用狭缝质量更好，全息光栅的象质优良，则衍射角的测量精度可提高到2"左右，

　　2.2球面和柱面透镜的测量

　　根据不同的需要，我们提出了两种测量光跳如图1和图2所示。

　　图l光路的优点是，能充分利用正负一极衍射光的能量，对于小口径光学系统的测量十分有利，而且由于斜平行光在透镜上的投射高度低，因而系统的象 差影响较小。图2为远心光路，低狈全息光栅位于被测系统的前焦面上。侧童时，如果测量显微镜或照相底片有少许离焦，不会影响测量结果。本方法适用于较大口 径的光学系统。

        当低颇全息光栅准确位于被测系统前焦面时，三个衍射象位于同一个焦平面上，当位于其它位里时(如图1中的位置)，衍射象有一个二次位相弯曲因子^{(4) .}不过，通常这种弯曲量很小，而且观测的是强度，所以，在有效测量范围内，对测量结果的影响可忽略不计。