[发明专利]电光晶体通光面法线与Z轴偏离角的测量装置及其测量方法

摘要

一种电光晶体通光面法线与Z轴偏离角的测量装置及其测量方法，该测量装置包括激光器、第一透镜、空间滤波器、第二透镜、起偏器、第三透镜、分光镜、数字光电内调焦自准直仪、第四透镜、检偏器、成像透镜、探测器和计算机处理系统。本发明利用锥光干涉原理，实现了待测电光晶体非接触式无损检测，保障了测量过程中不引入待测电光晶体表面划痕，并且适用于大口径电光晶体检测，另外本发明采用数字光电内调焦自准直仪标定检测光束光轴方向，保障了检测光束垂直入射待测电光晶体，具有测量精度高，测量重复性好的优点，具有很大应用前景。

主权项

1.一种采用电光晶体通光面法线与Z轴偏离角的测量装置测量电光晶体的通光面法线与Z轴偏离角的方法，该测量装置包含：激光器(1)、第一透镜(2)、空间滤波器(3)、第二透镜(4)、起偏器(5)、第三透镜(6)、待测电光晶体(7)、分光镜(8)、数字光电内调焦自准直仪(9)、第四透镜(10)、检偏器(11)、成像透镜(12)、探测器(13)和计算机处理系统(14)；沿所述的激光器(1)出射的激光方向依次是所述的第一透镜(2)、空间滤波器(3)、第二透镜(4)、起偏器(5)、第三透镜(6)和分光镜(8)；输入的激光经所述的分光镜(8)分为反射光和透射光，在所述的反射光方向设置所述的数字光电内调焦自准直仪(9)；沿所述的透射光方向依次是所述的第四透镜(10)、检偏器(11)、成像透镜(12)和探测器(13)，所述的探测器(13)的输出端与计算机处理系统(14)的输入端相连，所述的起偏器(5)和检偏器(11)的偏振方向相互垂直，所述的第三透镜(6)和第四透镜(10)严格共轭；其特征在于，该方法包括以下步骤：/nA)先不放入待测电光晶体(7)，打开激光器(1)，调节所述的数字光电内调焦自准直仪(9)的焦距，使激光经所述的分光镜(8)的反射光到达所述的数字光电内调焦自准直仪(9)的成像系统时光斑尽可能小；/nB)调整所述的数字光电内调焦自准直仪(9)，使光斑位于数字光电内调焦自准直仪(9)的中心位置；/nC)关闭所述的激光器(1)，将所述的待测电光晶体(7)的通光面置于所述的第三透镜(6)和第四透镜(10)的公共焦平面，调节所述的数字光电内调焦自准直仪(9)的焦距使数字光电内调焦自准直仪(9)发出光束为平行光，调整待测电光晶体(7)的姿态，使待测电光晶体(7)表面反射的光斑位于所述的数字光电内调焦自准直仪(9)的成像系统的中心位置；/nD)关闭所述的数字光电内调焦自准直仪(9)的光源，打开所述的激光器(1)，计算机处理系统(14)通过所述的探测器(13)采集锥光干涉图，记录光轴出露点的位置；/nE)旋转所述的待测电光晶体(7)一定角度，重复上述步骤A、B、C、D再次记录出光轴出露点的位置；/nF)多次重复E步骤，完成多次测量，得到多组光轴出露点位置，利用最小二乘法拟合出光轴出露点的轨迹为圆形，该圆形的圆心位置坐标即为待测电光晶体(7)表面法线对应位置的坐标x₀，y₀；/nG)计算待测电光晶体7的Z轴偏离角的方法为：假设光轴出露点的坐标为x₁，y₁，待测电光晶体(7)的表面法线对应的位置坐标为x₀，y₀，第三透镜(6)焦距为f，第三透镜(6)处的光束口径为D，所述的探测器(13)上光斑直径对应的像素数为N；/n系统产生的锥光的锥角θ为：θ＝2arctan(D/2f)，/n每个像素对应的角度大小，即角度分辨率Δθ为：/nΔθ＝θ/N＝2arctan(D/2f)/N≈D/Nf，/n待测电光晶体(7)的通光面法线与Z轴偏离角α为：/n /n