光学玻璃光学均匀性高精度测量技术
(7)
于是
Δn ( x , y) =
M3 ( x , y) -
M4 ( x , y)
+ ( n0 2t
1) [ M1 ( x , y)
+
M′2 ( x , y) ]
-
( n0 - 1) [ S ( x , y) + S ( x , -
y) ]
= 2 tΔn ( x , y) + 2 ( n0 - 1) [ S ( x , y) + S ( x , - y) ]
(15) 可以看到 ,在上面的计算式中 ,不仅不包含样品的面形误
系统后反射面的面形误差
为 C( x , y) ,样品的折射率 为 n0 , 样 品 的 厚 度 为 t , Δn ( x , y) 为样品的折射率 变化量 (即不均匀性) ,则
第一 步 , 样 品 前 表 面 反射光波与参考光波干涉
M4 ( x , y) = 2 C( x , y) + 2 S ( x , y)
(6)
在方程 (5) 减方程 (6) 后 ,再加上 ( n0 - 1) 乘以方程 (2) 加方 程 (4) 得到
M 3 ( x , y) - M 4 ( x , y) + ( n0 - 1) [ M 1 ( x , y) + M′2 ( x , y) ]
检验包括光学性能和光学质量的检验和测试 。光学性能包括折 射率和色散等光学常数 。光学玻璃质量是指熔制和退火过程中 的各种缺陷的大小 ,包括光学玻璃的光学均匀性 、应力双折射 、
的 误 差 ( PV 值 ) 应 小 于 01047λ,于是每个面的面形 精度都得在λ/ 25 左右 。即
图 1 直接测量法
条纹 、气泡和由杂质等引起的光吸收等 。光学玻璃的光学均匀 性是指同一块光学玻璃内部的折射率的不一致性 ,常用其内部
使是厚度为 100 mm 样品 ,如果要求检测精度达到 1 ×10 - 6 ,每 个面的面形精度也需达到λ/ 10 左右 。为避免经常加工高精度
的折射率的最大差值表示 。光学玻璃的光学均匀性是非常重要 的平 面 , 可 以 精 制 两 块
Abstract : In high quality refractive optical system t he homogeneity of optical components is rat her high1 Local changes in t he refractive index of t he order of 10 - 6 will detect t he adequate performance of t he whole system1 In t his paper , we describe t hree optical interference met hods to measure t he homogeneity of optical glass , a high accuracy apparatus for testing t he homo2 geneity of optical glass is developed , and t he test result shows t he measurement error is less t han 1 ×10 - 61
上反而增加了 。
213 绝对测量法[2～4 ]
为避免系统误差的影响 ,
可以用如图 4 和图 5 所示的
测量过程 。
同上 面 的 样 品 翻 转 法 一
样 ,假设系统的参考平面误差
为 S ( x , y) , 样品前表面的面 形误差为 A ( x , y) , 样品后表
图 4 绝对测量法的过程
面的面形误差为 B ( x , y) ,
样品 的 两 个 表 面 。样 品 的 前 图 3 样品翻转测量法的过程 表面容易测量 ,为测量其后表 面 ,要绕与光轴垂直的轴翻转样品 180°。这种方法可以用图 3 所示的测量系统 。
Ξ 收稿日期 : 2001205227 作者简介 : 郭培基 (19682) ,男 ,湖北省广济市人 ,苏州大学现代光学技术研究所副研究员 ,博士 ,主要从事光学超精加工与检测方面的研究 。
图 5 光学均匀性检测仪的原理图
检测得到波相差 :
M1 ( x , y) = 2 S ( x , y) + 2 A ( x , y)
(9)
差 ,而且也不包含系统和系统后反射镜的面形误差 ,在原理上是 一种样品光学均匀性的绝对测量方法 ,这样降低了对样品 、系统 和系统后反射镜的质量要求 。这种测量方法对样品的光学均匀 性检测精度很高 。影响精度的主要原因是干涉仪的随机误差 , 如用 Zygo 数字干涉仪 ,随机误差可以小于λ/ 30 。因此对于厚为 30 mm 左右的样品来说 ,检测精度可达到 5 ×10 - 7 。
性) ,则 第一步 ,样品前表面反射光波与参考光波干涉检测得到波
相差 :
M1 ( x , y) = 2 S ( x , y) + 2 A ( x品绕 x 轴翻转 180°后 ,其后表面反射光波与参
考光波干涉检测得到波相差 :
M2 ( x , y) = 2 S ( x , y) + 2 B ( x , - y)
(8)
可以看到 ,在上面的计算式中 ,既不包含样品的面形误差 , 检测得到波相差 :
也不包含系统后反射镜的面形误差 ,这样在原理上就避免了对
M4 ( x , y) = 2 C( x , y) + 2 S ( x , y)
(12)
样品和系统后反射镜的面形的高质量要求 。但也看到 ,系统的
误差不但没有消除 (除非它的误差沿转动轴反对称) ,而且实际
211 直接测量法[1 ,2 ,3 ]
如图 1 所示 ,把被检测的样品玻璃置于斐索干涉仪的参考
平面和一标准平面中间 ,从标准平面反射的光与参考平面反射
的光相干涉 。如果样品的表面面形是理想的 ,检测得到的波面
质量就反映了样品玻璃的光学不均匀性 。
如令样品的光学不均匀 性 为 Δn , 检 测 得 到 的 波 相 差 为
光 学 技 术 第27卷第6期
2001年11月
O P T ICAL
TECHN IQU E VNool1v217 N2o01061
文章编号 : 100221582 (2001) 0620528202
光学玻璃光学均匀性高精度测量技术 Ξ
郭培基 , 余景池 , 丁泽钊 , 孙侠菲
M3 ( x , y) = 2 C ( x , y) - 2 ( n0 - 1) A ( x , y) 2 ( n0 - 1) B ( x , y) + 2 tΔn ( x , y) + 2 S ( x , y)
(5) 第四步 ,取出样品后 ,系统后表面反射光波与参考光波干涉 检测得到波相差 :
M 3 ( x , y) - M 4 ( x , y)
= - 2 ( n0 - 1) [ A ( x , y) + B ( x , y) ] + 2 tΔn ( x , y) (14)
于是
Δn ( x , y) =
( n0 - 1) [ M1 ( x , y) - M2 ( x , y) ] + n0 [ M3 ( x , y) - M4 ( x , y) ] 2t
3 采用绝对测量原理的高精度光学均匀性测量仪
从前面光学均匀性检测方法的分析中 ,知道光学均匀性的
第二步 ,样品后表面反射光波与参考光波干涉检测得到波 相差 :
M2 ( x , y) = 2 S ( x , y) - 2 n0 B ( x , y) 2 ( n0 - 1) A ( x , y) + 2 tΔn ( x , y) (10)
Key words : homogeneity of optical glass ; testing ; high accuracy
1 引 言
高 ,但它要求样品表面质量也很高 。如果要检测的光学均匀性 的精度为 1 ×10 - 6 ,那么对
光学玻璃比普通工业玻璃的质量要求高 。光学玻璃的质量 30 mm 厚的样品来说 ,系统
High accuracy testing method of the homogeneity of optical glass
GUO Pei2ji , YU J ing2chi , DING Zhe2zao , SHUN Xia2fei
( Institute of Modern Optical Technology , Soochow University , Suzhou 215006 , China)
产厂家都没有合适的手段来检测这种高要求的玻璃材料 。光学 玻璃的光学均匀性检测有定性和定量两类方法 ,高精度的检测
样品夹在两贴置玻璃中 间。
图 2 剪切干涉测量法
方法主要是定量检测波像差的干涉法 。
也可以用别的干涉仪如泰曼 —格林干涉仪 、马赫 —泽得干
2 三种干涉测量法
涉仪 、剪切干涉仪 、刀口干涉仪等来直接测量样品的光学均匀 性 。图 2 是 一 种 检 测 样 品 的
的玻璃质量指标 ,因为它直接影响透射光学系统的波面质量 ,改 平板 作 贴 置 玻 璃 , 检 测
变系统的波像差 。随着现代科学技术和国防事业的发展 ,对一 时在样品的表面涂敷折
些透射光学系统的成像质量要求越来越高 ,迫切需要有高精度 射率与样品的折射率相
的光学玻璃光学均匀性的检测手段 ,而现在国内的光学材料生 差不 多 的 折 射 液 , 再 把
(3)
可以在数学上使 M2 ( x , y) 绕轴翻转 180°,从而得到
M′2 ( x , y) = M 2 ( x , - y) = 2 S ( x , - y) + 2 B ( x , y) (4) 第三步 ,样品在参考面和系统后反射面之间时 ,系统后表面 反射光波与参考光波干涉检测得到波相差 :
光学玻璃光学均匀性的绝对测量技术
光学玻璃光学均匀性的绝对测量技术
郭培基;余景池;丁泽钊;孙侠菲
【期刊名称】《激光杂志》
【年(卷),期】2003(24)3
【摘要】光学玻璃的光学均匀性的测量是制造高质量光学玻璃的保证 ,本文详细介绍了三种用于测量光学玻璃光学均匀性的绝对测量方法 ,并利用其中的一种方法研制了一台高精度光学玻璃材料光学均匀性测量仪 ,实验结果表明其对 40mm左右厚光学玻璃材料的光学均匀性检测精度可达1× 10 - 6 。
【总页数】2页(P26-27)
【关键词】光学玻璃;绝对测量方法;光学均匀性测量仪;干涉检测;检测丰青度
【作者】郭培基;余景池;丁泽钊;孙侠菲
【作者单位】苏州大学现代光学技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TQ171.734
【相关文献】
1.光学材料光学不均匀性绝对测量误差的思考 [J], 黄治涵
2.大口径光学玻璃光学均匀性干涉绝对测量方法 [J], 林娟
3.光学材料光学不均匀性绝对测量误差分析 [J], 李强;刘昂;高波;徐凯源;柴立群
4.专注绝对辐射测量技术引领空间光学遥感发展——中国科学院长春光学精密机械
与物理研究所辐射计量课题组研究成果 [J], 王玉鹏
5.高精度光学玻璃光学均匀性测量仪研制 [J], 郭培基;余景池;丁泽钊;孙侠菲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
光学玻璃检测流程
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在进行光学玻璃检测之前，要做好充分的准备。
05第五章玻璃均匀性的检验
第五章玻璃均匀性的检验光学元件的玻璃均匀性检验是一种基本检验，因为大的不均匀性无法在光学抛修中消除。
操作者必须了解他所加工的玻璃。
即使玻璃均匀性符合MIL174-A的指标有时仍不能满足要求，所以要用一种简单方法进行检验。
本章中，叙述玻璃均匀性的检验方法分为三部分：威廉姆斯干涉仪、激光干涉仪和巴比特裣干涉仪。
在检验玻璃时应制成具有一定精确度的平行平南，其精度必须达到可以同时观察到透射条纹和反射条纹，也就是就试件平行度必须在20 “以内。
在此将讨论三类干涉仪。
威廉姆斯干涉仪系利用两个球面镜（曲率半径接近相等），球面的曲率半径对就被检玻璃的厚度符合穆翟激光干涉仪使用f/8的抛物面镜。
另一类干涉仪，即巴比特补偿器，基本用途是测量玻璃中的应力。
1. 威廉姆斯干涉仪由于气泡室、风洞和大型天文望远镜的出现，需要高均匀性的大块厚玻璃有的玻璃直径为150cm厚度16cm威廉姆斯干涉仪提供了一种低耗费的检验玻璃均匀性的方法。
这种仪器也可用于检验平行平面的平行度，并为制造分光板提供了一种检验方法。
威廉姆斯干涉仪的光学系统简单，在大多数光学车间或实验室里都可找到零件或自行制造，其光学原理见图5-1。
两块球面镜的球面性为1/32波长，并有相同的曲率半径和直径，其镜面互成90放置，其中一击剑安装在导轨上，以便对固定球面镜作调整。
在一般的光学车间中，球面镜直径为30.7cm曲率半径为310cm（曲率半径可以在50mn范围内变化）。
这种仪器适用于厚度为5~200mm的玻璃。
对于厚度大于200mmr玻璃，要求R/D为14。
45/45U图5-1在三脚架上放置一块小型分束器，并大致处于两块球面镜的半径夹角内。
因为这是等光程干涉仪，接近等厚玻璃的补偿器须放置在靠近分束器处，由于光束锥角很小所以实质上不会对结果产生什么影响，仪器光源需要0.2mm直径的针孔和舌簧式水银灯。
其中一块反射镜须镀45|45分光铝膜, 另一块可以不镀膜。
干涉仪的调试要求较咼，在安放被检样品（平行平面零件）和补偿品前必须先调零。
光学测量原理及技术
泰曼：分振幅、分光路牛顿干涉仪，分光路容易受环境影响
菲索：分振幅、共光路牛顿干涉仪，可实现平面干涉、球面干涉等。共光路：可减小环境干扰。本质上为牛顿干涉原理。
•菲索平面干涉仪原理、构造、光路简图；
详见课本92、93页；
•菲索平面干涉仪的时间相干性、空间相干性；
•放大率法焦距测量计算；
见书33页
放大率法焦距测量中的注意事项
1.负透镜（测量显微镜工作距离大于负透镜焦距）
2.光源光谱组成（色差）
3.被测镜头像质
4.近轴焦距与全口径焦距（球差）、测量显微镜NA
习题P39题4、6
第四章、准直与自准直技术
•准直、自准直的概念；
准直：获得平行光束。
自准直：利用光学成像原理，使物和像都在同一个平面上的方法。
•移相干涉术的特点；
有利于消除系统误差、减小随机的大气湍流、振动及漂流的影响，可适当放宽对干涉仪器的制造精度要求。
补充：
1、牛顿环判断曲率
单色光源：轻轻按压上面的零件。条纹扩散则凸，条纹收缩则凹。
白光光源：按压使两者紧密接触，中央暗斑、第一亮纹几乎为白色。其余亮纹内侧蓝色、外侧红色则为凸，反之为凹。
（清晰度）人眼调焦扩展不确定度：
（消视差法）人眼调焦扩展不确定度：
人眼摆动距离为b，所选对准扩展不确定度为δe，
•对准误差、调焦误差的表示方法；
对准：人眼、望远系统用张角表示；显微系统用物方垂轴偏离量表示；
调焦：人眼、望远系统用视度表示；显微系统用目标与标志轴向间距表示
• 常用的对准方式；
• 光学系统在对准、调焦中的作用；
望远系统：对统提高对准和调焦对准度
光学玻璃的均匀性
光学玻璃的均匀性技术资料资料来源：SCHOTT翻译：袁晓曲资料26 ：光学玻璃的均匀性0. 简介SCHOTT 提供的加工过的光学玻璃，其均匀性可高达H5 级。
可实现的均匀性主要取决于玻璃型号和尺寸。
大多数交付的光学玻璃的均匀性能达到H2 级或更好。
N －BK7 就是一种高均匀性的玻璃，可进行大量生产，尺寸大于300mm ，均匀性为H2 甚至更好。
N－BK7 的尺寸如果小于150mm ，大批量提供的产品甚至可以达到H5 级。
1.均匀性定义光学玻璃最重要的性质之一就是材料折射率的空间均匀性极好。
一般而言，人们能够从玻璃均匀性中区分材质折射率的整体或大范围均匀性以及小范围的偏离。
条纹就是玻璃均匀性在空间上小范围的变化。
小范围变化的范围大约是0.1mm 到2mm （条纹的更多信息见Tie25 ）。
但是，折射率空间上大范围的整体均匀性则覆盖了整块玻璃。
2.整体非均匀性的产生整体非均匀性的产生有3 个原因：熔炼工艺：光学玻璃采用连续熔炼工艺生产。
熔炼过程中化学组分的梯度会导致折射率的非均匀性。
梯度产生的原因是特殊组分的表面挥发和/ 或者与模具材料接触的部分熔化物发生了反应。
由于连续熔炼和浇铸过程中的工艺控制，观察到的折射率只是一个时间函数。
在不同时间从浇铸中得到的那些具有最高均匀性的玻璃，其折射率在时间上几乎不变。
由于热均衡导致的密度变化：密度变化取决于玻璃的热历史。
在较高温度，实现均衡密度所用的时间小于较低的温度。
在转变温度Tg 附近，不同温度实现的均衡密度是不同的。
接近Tg 温度时，不受控制的玻璃冷却将产生折射率的空间不均匀性。
在光学玻璃生产中，连续的精密退火避免了这种不均匀性。
为了避免热梯度，玻璃应从稍高于Tg 温度的地方开始缓慢冷却。
为了获得高均匀性，大尺寸光学玻璃的精密退火是一个非常花费时间的过程。
在冷却过程中由于温度梯度导致的永久性应力。
3.均匀性的级别随着对折射率均匀性要求的不断增长，根据ISO 标准10110 第4 部分［5］节，玻璃的折射率均匀性可分为5级。
浮法玻璃均匀性的光学检测方法
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｄｕｒ ｎ ｔ ｍ ａ ｆ ｃ ｕｒ ｐｒ ｅ ｓ ｉ ’ ｖ ｒ ｉ ｐｏ ｔ ｎ ｔ ｃ ｎｔ ｏｌ ａ ｍ ｅ ｓ ｅ ｔ ｅ ｓｒ ｃ ： ｉｇ ｈｅ ｎｕ ａ ｔ ｅ ｏｃ ｓ ｔ Ｓ ｅｙ ｍ ｒａ ｔ ｏ ｏ ｒ ｎｄ ａ ｕｒ ｈ ｈ ｍ ｏ ｅ ｉ ｙ ｆ ｇｌ ｓ ｏ ｎｓ ｉ ｇ ｈｅ ｕａ ｉｙ ｏｆ ｔ ｇｌ ｓ ． Ｔ ｈ ｏ ｔ ｃ ｌ ｅ ｈｏ ｔ ｈ ｏ ｇ ｎｅ ｔ ｏ ａｓ ｆ ｒ ｅ ｕｒ ｎ ｔ ｑ ｌｔ ｈｅ ａｓ ｅ ｐ ｉ ａ ｍ ｔ ｄ ｏｆ ｈｅ ｏｍ ｏ ｎｅ ｔ ｇｅ ｉ ｙ ｍ ｅ ｓ ｅ ｅ ｓ ｐｐ ｉ ｄ ｄ ｉ ｇ ｆ ｏ ｔ ｇ ａ ｓ ｍ ａ ｆ ｃ ｕ ｅ Ｔ ｈｅ ｅ ｐｅ ｉ ｅ ａ ｒ ｓ ｔ ｈ ａ ｕｒ ｍ ｎｔ ｉ ａ ｌｅ ｕｒ ｎ ｌ ａ ｌ ｓ ｎｕ ａ ｔ ｒ ． ｘ ｒ ｍ ｎｔ ｌ ｅ ｕｌ ｓ ｓ ｏｗ ｈａ ｔ ｌ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｃ ｅ ｒ ｏｐｔｃ ｌ ｏｍ ｏ ｎｅ ｔ ｍ ａ ｅ ｏｆ ｔ ｅ ｓ ｍ ｐ ｅ ｏｆ ｆｏａ ｐ ａ ｅ ｉ ａ ｈ ｇｅ ｉｙ ｉ ｇ ｈ ａ ｌ ｌ ｔ ｌ ｔ ｇｌ ｓ ｃ ｎ ｂ ｔ ｙ ｔ ｅ ｉ ａ ｎ ｙｓ ｅ ｕ ｉ ａ ｓ ａ ｅ ｇｏ ｂ ｈ ｍ ｇｉ ｇ ｓ ｔ ｍ ｓ ｎｇ ｐａ ａ ｌ ｌｐｏ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ｒ ｙ ｏ ｉ ｔ ａ ｄ ｔ ｅ ＣＣＤ ｍ ａ ａ ｐｕ ａ ｉ ｒ ｌｅ ｌ ｒ ｚ ｔ ｏ ａ ｆ ｌｇｈ ｎ ｈ ｉ ｇｅ ｍ ｎｉ ｌ ｔｏｎ，ａ ｈ ｉ ｈｔ ｉ ｅ ｓ ｔ ｕ ｖ ａ ｅ ｎｄ ｔ ｅ ｌｇ ｎｔ ｎ ｉ ｙ ｃ ｒ ｅ ｃ ｎ ｂ ａ ｌ ｚ ｄ ｑ ｎ ｉ ａ ｉ ｅ ｙ． Ｔ ｈｕ ｔ ｒ ａ ｉ ｂ ｅ ｂ ｓ ｓ ｃ ｎ ｂ ｓ ｐｌｅ ｆ ｒ ｈ ｑ ｌ ｙ ｎａ ｙ ｅ ｕａ ｔ ｔ ｔｖ ｌ ｓ ｈｅ ｅ ｌａ ｌ ａ ｉ ａ ｅ ｕｐ ｉ ｄ ｏ ｔ ｅ ｕａ ｉ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ａ ｔ ｖ ｌａ ｉｎ ｎｄ ｔ ｃ ｏｌ ｇ ｏ ｒ ｌｏｆ ｔ ｅ ｇｌ ｓ ． ｅ ｈｎ ｏ ｙ ｃ ｎｔ ｏ ｈ ａ ｓ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ： ｌ ａ ｌ ｓ ｄｓ ｆ ｏ ｔ ｇ ａ ｓ；ｈ ｏｍ ｏ ｎｅ ｔ ｇｅ ｉｙ；ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ；ｏ ｉ ａ ｍ ａ ｅ ａ ｕｅ ｎ ｐｔｃ ｌ 生 产 中 ， 匀 性 的 检 测 与 控 制 对 于 玻 璃 的 质 量 保 证 至 关 重 要 。 本 文 给 出 了 一 种 在 均 可 有 效 用 于 浮 法 玻 璃 均 匀 性 检 测 的 光 学 方 法 。 实 验 结 果 表 明 ， 方 法 采 用 平 行 偏 振 光 成 像 系 统 和 ｃＣＤ 图 该 像 采 集 与 处 理 技 术 ， 以 清 楚 地 获 得 平 板 玻 璃 样 品 侧 向 均 匀 性 分 布 的 光 学 图 像 ， 能 对 图 像 的 灰 度 分 布 进 可 并
大口径光学玻璃光学均匀性干涉绝对测量方法
涉仪 标 准面及待 测元件 的 面形影 响 ， 具有很 高的测 量精度 而逐 渐被 广 泛使 用 。详 细研 究 了使 用 干
涉手段 测量 透射 材料 均 匀性 的方 法 ， 对其 中材料 切 割 角度 所 引入 的误 差进行 了详 细分析 ， 并提 出 修 正方 法。 同时研 究 了测 量光 学材料均 匀性 的拼 接 算法 ， 实验表 明 ： 该方 法可 以实现 用小 口径 干 涉 仪测 量 大 口径玻 璃材料 的光 学均 匀性 的 目的 ， 而且其测 量精 度很 高 。 关键 词 ： 干 涉测量 ； 学玻璃 均 匀性 ； 对测量 误差 ； 接 算法 光 绝 拼
Ｌ Ｎ ｕ ｎ Ｉ Ｊａ
（ ｎ ｔ ａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｃｅ ｔ ｒ Ｃｈ ｎ ｄ １ ０ １ Ｆｉ ｅ Ｏｐ ｉ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｓ ａ ｃ ｎ ｅ ， ｅ ｇ ｕ ６ ０ ４ ，Ｃｈ ｎ ） ｃ ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｓ ａｎ ａ ｏ ｕ ｅ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｆ ｈｅ ｏｍ ｏ ｅ ｉｙ ｆ ｏ ｉａ ｇ ａ ｓ， ｔ ｎｔ ｒ ｅ ｅ ｅ ｓｒ ｃ ： ｂｓ ｌ ｔ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｏｒ ｔ ｈ ｇ ｎｅｔ ｏ ｐｔｃ ｌ ｌ ｓ ｈｅ ｉ ｅ ｆ ｒ ｎｃ ｍ ｅ ｓ ｅ ｅ ｓ ｗ ｉ ｌ ｓ ｄ ｂｅ ａ ｓ ｔｃ ｎ ｅ ｉ ｉ ａ ｅ ｔ ｏ ｍ ｒ ｏ ｓ ｏｆｂ ｈ ｔ ｎｔ ｒ ｅ ｏ ｅ ｅ ａ ｕｒ ｍ ｎｔｉ ｄｅｙ ｕ ｅ ｃ ｕ ｅ ｉ ａ ｌｍ ｎ ｔ ｈｅ ｆ ｒ ｅ ｒ ｒ ｏｔ ｈｅ ｉ ｅ ｆ ｒ ｍ ｔ ｒ
中图 分 类 号 ：Ｔ ９ Ｎ２ ；ＴＨ７ ６ ０ 文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｉ ｅ ｆ ｒ ｎｃ ｂ ｏ ｕｔ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｏ ｏｍｏ ｅ ｉｙ ｎｔ ｒ ｅ ｅ ｅ ａ ｓ ｌ ｅ ｍ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｆ ｒ ｈ ｇ ｎｅ ｔ
光学均匀性实验报告
一、实验目的1. 了解光学均匀性的基本概念和重要性；2. 掌握光学均匀性测试的方法和仪器；3. 通过实验验证光学材料的光学均匀性；4. 分析影响光学均匀性的因素。
二、实验原理光学均匀性是指光学材料内部折射率分布的均匀程度。
光学均匀性对光学系统的性能有着重要影响，如透射系统的波前质量、成像质量等。
光学均匀性测试是通过测量光学材料内部折射率分布的变化来评价其均匀程度。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：菲索式激光干涉仪、泰曼-格林干涉仪、光学样品、标准镜、参考镜等；2. 实验材料：光学材料（如石英玻璃、光学薄膜等）。
四、实验步骤1. 准备实验仪器，包括菲索式激光干涉仪、泰曼-格林干涉仪等；2. 安装光学样品，确保样品表面平整、干净；3. 调整实验仪器，使激光束照射到光学样品上；4. 使用菲索式激光干涉仪，测量光学样品的波前畸变；5. 使用泰曼-格林干涉仪，测量光学样品的折射率分布；6. 对比不同光学材料的光学均匀性，分析影响光学均匀性的因素；7. 记录实验数据，整理实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验数据：（1）菲索式激光干涉仪测得的光学样品波前畸变数据；（2）泰曼-格林干涉仪测得的光学样品折射率分布数据。
2. 实验结果分析：（1）通过菲索式激光干涉仪测得的光学样品波前畸变数据，可以看出光学材料的光学均匀性对透射系统的波前质量有重要影响。
光学均匀性较好的材料，其波前畸变较小，有利于提高光学系统的成像质量。
（2）通过泰曼-格林干涉仪测得的光学样品折射率分布数据，可以看出光学材料的折射率分布对光学均匀性有直接影响。
折射率分布越均匀，光学均匀性越好。
（3）分析影响光学均匀性的因素，主要包括：① 材料制备工艺：光学材料的制备工艺对光学均匀性有重要影响。
合理的制备工艺可以降低材料内部的缺陷，提高光学均匀性；② 材料成分：光学材料的成分对光学均匀性有直接影响。
成分不均匀会导致折射率分布不均匀，降低光学均匀性；③ 材料内部缺陷：材料内部的缺陷（如气泡、杂质等）会影响光学均匀性。
高精度光学零件毛坯的检测技术
高精度光学零件毛坯 的检测技术
袁博，谭 宇。安静， 宋严严，杨 吻，孙 强，谢 国兵
（ 西安应用光 学研究 所， 陕西西安 ，７ １ ０ ０ ６ ５ ）
摘 要 ： 论述 了高精度光 学零 件毛坯检测的重要性 ： 介绍 了表述 毛坯质量的重要指标 ； 以某一玻璃毛 坯检 测为例 ， 介 绍了检 测指标 、 检 测原理和 方法 。
除气 ， 也不可能完全消除应力、 气泡 ， 特别是毛坯材料尺寸 比较大
时， 很难 得 到 完全 均 匀 的 玻 璃材 料 。 如果毛坯材 料不符合要 求， 无论 加工工艺 多么先进 ， 加 工 者
的技 艺多么高超 ， 若在加 工过程 中才 发现 问题 ， 就会造 成工时 的 浪费 ， 也无法最终获得高精度零件 。 因此 ， 对高精度光学零件用毛 坯材料必须在加工前进 行相 关性 能的检测 。 一般光学毛坯材料分
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ — ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ Ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ｔ ｂ ｌ ａ ｎ ｋ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ ｂ ｌ ａ ｎ ｋ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ． Ａｌ ｓ ｏ ，ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ，ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ａ ｋｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｇ ｌ ａ ｓ ｓ ｂ ｌ ａ ｎ ｋ ｆ ｏ ｒ ｅ ｘ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ；ｂ ｌ ａ ｎ ｋ ｓ；ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍ ｉ ｔ ｙ
光学玻璃的均匀性.
技术资料资料来源：SCHOTT翻译：袁晓曲资料26：光学玻璃的均匀性0.简介SCHOTT提供的加工过的光学玻璃，其均匀性可高达H5级。
可实现的均匀性主要取决于玻璃型号和尺寸。
大多数交付的光学玻璃的均匀性能达到H2级或更好。
N－BK7就是一种高均匀性的玻璃，可进行大量生产，尺寸大于300mm，均匀性为H2甚至更好。
N－BK7的尺寸如果小于150mm，大批量提供的产品甚至可以达到H5级。
1.均匀性定义光学玻璃最重要的性质之一就是材料折射率的空间均匀性极好。
一般而言，人们能够从玻璃均匀性中区分材质折射率的整体或大范围均匀性以及小范围的偏离。
条纹就是玻璃均匀性在空间上小范围的变化。
小范围变化的范围大约是0.1mm到2mm（条纹的更多信息见Tie25）。
但是，折射率空间上大范围的整体均匀性则覆盖了整块玻璃。
2.整体非均匀性的产生整体非均匀性的产生有3个原因：●熔炼工艺：光学玻璃采用连续熔炼工艺生产。
熔炼过程中化学组分的梯度会导致折射率的非均匀性。
梯度产生的原因是特殊组分的表面挥发和/或者与模具材料接触的部分熔化物发生了反应。
由于连续熔炼和浇铸过程中的工艺控制，观察到的折射率只是一个时间函数。
在不同时间从浇铸中得到的那些具有最高均匀性的玻璃，其折射率在时间上几乎不变。
●由于热均衡导致的密度变化：密度变化取决于玻璃的热历史。
在较高温度，实现均衡密度所用的时间小于较低的温度。
在转变温度Tg附近，不同温度实现的均衡密度是不同的。
接近Tg温度时，不受控制的玻璃冷却将产生折射率的空间不均匀性。
在光学玻璃生产中，连续的精密退火避免了这种不均匀性。
为了避免热梯度，玻璃应从稍高于Tg温度的地方开始缓慢冷却。
为了获得高均匀性，大尺寸光学玻璃的精密退火是一个非常花费时间的过程。
●在冷却过程中由于温度梯度导致的永久性应力。
3.均匀性的级别随着对折射率均匀性要求的不断增长，根据ISO标准10110第4部分[5]节，玻璃的折射率均匀性可分为5级。