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一、什么是光學(xué)均勻性

 光學(xué)元件的材料的折射率變化稱為均勻性，光學(xué)均勻性會(huì)直接影響透射系統(tǒng)的波前質(zhì)量，是光學(xué)材料的一個(gè)重要指標(biāo)。不同區(qū)域的材料折射率的變化，會(huì)使通過光學(xué)元件的波前產(chǎn)生額外的畸變，影響系統(tǒng)精度。光學(xué)均勻性測試是在光學(xué)加工之前，測定和評估光學(xué)材料質(zhì)量的重要步驟。

圖1. 高精度光學(xué)元件

二、均勻性測量方法

 目前的光學(xué)材料均勻性測量方法有定性測量和定量測量兩種，其中定量測量又可以分為一般測量和絕對測量。一般測量是指測試結(jié)果包含樣品拋光波面誤差、測試儀器標(biāo)準(zhǔn)鏡波面誤差的測量。絕對測量是指測試結(jié)果中去除了樣品拋光波面誤差、測試儀器標(biāo)準(zhǔn)鏡波面誤差的測量。目前的主要的均勻性檢測方法整理如表1所示：

 上述光學(xué)均勻性測量方法各有利弊,如：平行光管法是一種定性的測量，無法得到定量的結(jié)果；使用浸液法測量光學(xué)材料均勻性，需要先行配制與待測件折射率一致的折射率液，操作不方便；全息差分干涉方法為絕對測量方法，但測量步驟較多，操作較為復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)高精度檢測，本文將主要對（1）干涉儀透射測量方法和（2）波長調(diào)諧干涉測量法做簡單介紹。

（一）透射測量法

 透射測量法，是由亞利桑那大學(xué)的Chiayu Ai、James C.Wyant等人于1991年提出的一種測量平板光學(xué)均勻性的絕對測量方法。

       在使用干涉儀測試時(shí)需要通過四次測量從透射結(jié)果中，消除被測樣品前、后表面，以及標(biāo)準(zhǔn)鏡和參考鏡的影響（如圖2所示），然后除以被測樣品的長度，最終得到內(nèi)部光學(xué)均勻性結(jié)果。它的意義在于在單位長度上折射率變化的分布。

圖2. 機(jī)械移相式菲索式激光干涉儀測量光學(xué)均勻性

 光學(xué)均勻性“Δn”可由公式得出：

       其中，n為材料折射率；t為樣品長度； T為第一步的測試結(jié)果；C為第四步測試結(jié)果；S2為第三步測試結(jié)果；S1為第二步測試結(jié)果。

 這一測試方法要求，樣品前后表面都已光學(xué)拋光，并且保持一定的楔角。如果前后表面過于平行，在測試一個(gè)表面時(shí)，另一個(gè)表面的干涉條紋會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，造成干擾。

（二）波長調(diào)諧干涉測量法

 在波長移相干涉儀（如圖3所示）中激光器既作為光源，其波長又可以連續(xù)改變，起到移相器的作用。

圖3. 波長移相干涉儀原理圖

波長移相干涉儀通過改變波長調(diào)制相位，通過傅里葉分析分離各個(gè)平行表面的不同干涉腔腔長的干涉圖并處理。這個(gè)特性使得波長移相干涉儀可以在一次測量中獲得前、后表面以及透射波前的相位信息，另外再進(jìn)行一次測量得到空腔信息，只需兩步便可實(shí)現(xiàn)對光學(xué)平板的均勻性分布的絕對檢測（如圖4所示）。

圖4. 波長調(diào)諧干涉測量均勻性（左上）空腔（右上、左下）前、后表面