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科研论文

600-1600nm宽光谱高精度干涉仪研究取得进展

发布时间:2022-10-21

近日,我中心鲁棋老师在光学领域期刊《Applied Optics》上报道了在600-1600nm宽光谱高精度干涉仪研究上取得的进展。

该干涉仪基于菲索干涉和宽光谱超消色差原理设计,支持600-1600nm的连续波段,且在切换光源波长时无需对系统进行重新装调。其空腔精度(标配)达到了PV≤λ/20@所有波长、150mm口径,并且可选配绝对测量模块,为光学元件的测量提供了前所未有的灵活性和精确度。该多波长激光干涉仪的外观设计简洁大方,具备高度的实用性和便捷性。


图1 600-1600nm宽光谱超消色差系统光学设计图

图2 600-1600nm宽光谱高精度干涉仪

图3 同一样品在不同波长下的测量结果一致!

    该干涉仪的设计理念突破了市面上传统单波长干涉仪的限制,后者通常仅支持单一波长(如:632.8nm或1053nm)的测量,适用于表面抛光且与测试波长无关的光学元件波前参数的检测。然而,面对在特定波长下工作的镜头组(如1550nm准直镜组)或窄带滤光片(如600nm、650nm、730nm、808nm、905nm、1030nm等波长)时,传统单波长干涉仪显得力不从心,无法准确测量这些元件的波前参数。


应用案例1:特殊工作波长镜头透射波前测量

图4 测量1550nm镜头组的透射波前及对其进行实时装调

应用案例2:测量硅晶圆片的透射波前(还可测量平行度、翘曲度等参数)

图5 在1550nm波长下测量硅晶圆片的透射波前

图6 硅晶圆片的透射光谱:市面上的632.8nm或1053nm干涉仪无法透射,因此无法测量其透射波前

此外,我中心张徐博士在宽光谱球面透射标准镜(wide-spectrum transmission sphere,WS-TS)设计方面取得进展。该WS-TS的设计指标如下表所示:

1 宽光谱球面透射标准镜设计指标

参数/Item 指标/Specification
有效口径/Effective aperture 4英寸/4-inch
波长/Wavelength 532 to 1550 nm
F数/F-number 1.0~3.3之间的任意值/Any fixed value between 1.0 and 3.3
出射波前误差/Emergent wavefront error PV<λ/20


图7 使用WS-TS测量球面元件面形示意图

图8 WS-TS工作原理:工作波长改变时,透镜L4移动轨迹示意图

相关成果:

[1] Qi Lu, Yifan Ding, Wei Wang, Shijie Liu, and Min Xu, "VIS-NIR superachromatic triplet design with five-color correction for a broadband interferometer," Appl. Opt. 61, 8880-8888 (2022)

[2] 刘世杰, 鲁棋, 周游, 王圣浩, 倪开灶, 潘靖宇, 邵建达. 多波长激光干涉仪. ZL201810749061.6, 2020-08-28.

[3] Xu Zhang, Qi Lu, Yunbo Bai, Shijie Liu, Jianda Shao, "Design and analysis of wide-band transmission spheres for multiwavelength interferometers," Opt. Eng. 60(8) 085102 (2021)

[4] 刘世杰, 鲁棋, 周游, 王圣浩, 徐天柱, 王微微, 邵建达. 宽光谱球面透射标准镜. ZL202010199957.9, 2021-09-07.


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