ZnS光学材料均匀性高精度测量技术研究.pdf

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1、2014笠云光技术第46卷第1期ZnS光学材料均匀性高精度测量技术研究王乔方，于振龙，李汝劫，杨砚文，王贵全(昆明北方红外技术股份有限公司，云南昆明650217)摘要：干涉测量方法作为材料均匀性绝对测量的测量方法，能去除干涉仪标准面及待测元件的面形影响，具有很高的测量精度。详细介绍了使用干涉手段测量ZnS光学材料折射率均匀性的方法，并通过改进设备，实现了大口径ZnS光学材料均匀性的绝对检测，检测精度不受光学零件面形精度的影响，测试精度为5×10～。关键词：干涉法；ZnS；均匀性；高精度测量析研究，进行了设备改进，通

2、过实验测试0引言并与国外检测数据进行了对比，对检测过光学材料的光学均匀性是指同一块光程中的影响因素进行了分析，同时对比了学材料内部的折射率的不一致性，常用其不同干涉仪光学均匀性的计算结果。内部的折射率的最大差值表示。光学材料1干涉法测量材料均匀性介绍的光学均匀性是非常重要的质量标准，光学材料的折射率不一致，将直接影响透射众所周知，用干涉仪测量光学材料的光学系统的波面质量，改变系统的波像差，均匀性是相对测量，即干涉仪检测的是被进而引起光学系统性能的降低。测面和参考面的偏差。所以，光学材料的随着二代焦平面红外技术的发展

3、，系均匀性的检测精度主要依赖于参考表面的统对红外光学提出了越来越高的要求，ZnS面形精度。而且干涉仪本身也会带来一定材料是制作二代红外光学元件的重要材的附加波像差。在Fizeau型Zygo干涉仪中，料，其光学均匀性对整个光学系统的性能工作波长为0．6328m，能够达到的检测起着重要作用。精度PV为0．1，均方根值(S)为0．012。目前国外一些光学材料生产厂家已通要达到更高检测精度，必须采用用绝对测过斐索干涉仪实现了大口径光学材料的均量技术。匀性检测，该方法由于结果不受样品两表2测量原理面反射面形及标准平板面形质量

4、的影响，可近似看为是一种绝对检测方法，具有检本文用泽尼克(Zemike)多项式进行测准确度高的特点。国内目前还没有可利波面相位转换的方法对ZnS材料的均匀性用现有设备，本文针对大口径ZnS光学坯进行测量，得出较好结果，其原理如图l件光学均匀性的检测问题的迫切要求，对所示。干涉法测量光学材料均匀性进行了理论分6ZnS光学材料均匀性高精度测量技术研究王乔方，于振龙，李汝劫，等匣璺射画t／／ACEG℃E}}吼卜--—~、、卜·＼、Ziz1IZ2Za卜JL_-＼、'BDFHBDFH(a)(b)AG^CEGWi—ri——Z■

5、Z■ZnZaBDFHBHWi．入射波面分布函数；Z1、z2．试样前后表面的面形偏差分布函数；z3．后反射面的面形偏差分布函数图1折射率均匀性测试原理图由图1示依次调试出四幅干涉图，分w4(，Y)=2z3(，J，)+2(x,y)(4)别由以下波面两两相互干涉：图l(a)参考表面AB内反射波面与试样前表面CD反射波An=÷[(n0一O(M1一ME)+．0(M3一M4)](5)面干涉；图l(b)参考表面AB内反射波面与试样后表面EF内反射波面干涉；图1(c)表式中：，)～，)为干涉图所包含的示参考表面AB内反射波面和试样

6、的透射波像差函数；为入射波面的波像差函数；波面干涉；图1(d1移出试样，参考表面AB0为待测试样的折射率名义值；，为待测试内反射波面与后反射面GH波面干涉。上样的厚度值；，为待测试样的折射率述四幅干涉图所包含的波像差分别写作：均匀性波像差函数。(，Y)=2(，Y)+2Z1(，Y)(1)3实验结果实验中任意选取了一块由II．Ⅵ公司生2-2n0Z，2(，)~(x,y)2(x,y)-2(Y2tAn(x，Y)(2)产的编号为多光谱ZnS材料，几何尺寸为2一1zx+(。一1)z1(x，)+，)130mmX30．12min，对

7、两工作表面进行的抛光，平行度为40”，以避免白干涉影响。W3(x，Y)=2Z3(x，)一2(n0—1)ZI(X，)一如图l是用Zygo干涉仪检测同一个样品的2(n0—1)Z2(x，y)+2tAn(x，1+(3)一部分(120Ⅱ吼口径)并用自编Matlab2W／(x，Y)程序处理的结果。表1为实验测得数据与72014生云光技术第46卷第1期厂方数据的对比情况。4结论干涉法作为光学材料光学均匀性高精度检测的主要方法，检测结果既不受样品面形误差影响，也不受标准平板和后反射镜面形误差影响，对样品表面抛光要求不高，大大降低了

8、待测样品的抛光要求，减少了检测加工成本。参考文献：【1】任寰，袁静，等．光学材料光学均匀性检测方法分析[J]．光学与光电技术，2007，5(6)．【2】林娟．大口径光学玻璃均匀性干涉绝对测量方法【J】．应从表l中可以看出，对于该材料的光用光学，2008(01)．学均匀性检测，实验数据与厂方检测数据[3】郭培基，余景池，等．光学玻璃光学均匀性高精度测量相差量级