Phase-shifting diffraction grating interferometer for testing concave mirrors

We present a novel concept of a phase-shifting diffraction-grating interferometer, which is intended for the optical testing of concave mirrors with high precision. The interferometer is configured with a single reflective diffraction grating, which performs multiple functions of beam splitting, beam recombination, and phase shifting. The reference and test wave fronts are generated by means of reflective diffraction at the focal plane of a microscope objective with large numerical aperture, which allows testing fast mirrors with low f-numbers. The fiber-optic confocal design is adopted for the microscope objective to focus a converging beam on the diffractive grating, which greatly reduces the alignment error between the focusing optics and the diffraction grating. Translating the grating provides phase shifting, which allows measurement of the figure errors of the test mirror to nanometer accuracy.

오목 거울 측정용 위상천이 회절격자 간섭계

구면 거울을 정밀하고 정확하게 측정할 수 있는 위상천이 회절격자 간섭계를 제시한다. 간섭계는 하나의 회절격자를 이용하여 간섭계의 기준광과 측정광을 분할하고, 다시 결합시켜 간섭무늬를 생성시키고 위상천이 시키는 간단한 구조로 설계되었다. 광원으로부터의 광을 큰 수치구경인 고정도의 집속렌즈의 초점에 위치한 회절격자 위에 집속하여 반사회절된 파면을 기준파면과 측정파면으로 사용한다 부가적인 기준면이 없이 회절격자 위의 매우 작은 영역이 기준면을 대신하므로 시스템 오차가 작다. 광섬유 형태의 공초점현미경 구조를 광원과 집속렌즈 사이에 설치하여 집속렌즈와 회절격자사이의 정렬오차를 최소화 하였다. 회절격자를 광축에 수직한 방향으로 이송함으로써 기준파면과 측정파면사이에 상대적인 위상천이를 일으켜서 일련의 위상천이된 간섭무늬를 쉽게 획득할 수 있다. 간섭계를 제작하고, 결상렌즈와 CCD를 이용해서 얻은 위상천이된 대상구면 거울의 간섭무늬들을 해석하여 전체적인 간섭계 시스템의 성능을 평가해 보았다.