Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur interferometrischen Prüfung von optischen Flächen, umfassend eine zur Erzeugung eines Belichtungsstrahls ausgebildete Lichtquelle.

Vorrichtungen zur interferometrischen Prüfung von optischen Flächen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Eine solche interferometrische Prüfung wird üblicherweise dazu verwendet, optische Flächen zu vermessen oder Abweichungen einer optischen Fläche, beispielsweise einer Linsenoberfläche, von einer Sollform zu bestimmen. Die interferometrische Flächenprüfung funktioniert sehr gut bei Verwendung von Strahlung im sichtbaren Spektrum, wobei auch Anwendungen in einem sogenannten NIR-Spektralbereich (nahinfrarotes Spektrum) möglich sind. Anwendungen bei größeren Wellenlängen sind deutlich aufwendiger, da zum einen die Empfindlichkeit des Messsystems leidet und benötigte verfügbare Detektoren weniger empfindlich und deutlich teurer sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass Lichtquellen für diesen Spektral be re ich zumeist weniger weit entwickelt sind als ihre Entsprechungen im sichtbaren Bereich.

Ist die zu prüfende optische Oberfläche eine Asphäre bzw. asphärisch, wird üblicherweise eine Vorrichtung verwendet, die dazu ausgebildet ist, die optische Fläche mittels einer Wellenfrontanpassungseinrichtung, im Speziellen mit einer Nulltesteinrichtung in einem interferometrischen Nulltest, zu prüfen, um den hohen Genauigkeiten heutiger fertigungstechnischer Verfahren wie dem magnetorheologischen Polieren gerecht zu werden. Da beispielsweise der Nulltest eine einfallende ebene Welle an die (bekannte) ideale Oberflächenform der Asphäre anpasst, werden nur Abweichungen von der idealen Sollform in Form von Interferenzstreifen sichtbar, für die der gesamte Empfindlichkeitsbereich des Interferometers zur Verfügung steht. Die Anpassung geschieht dabei in der Regel mit Hilfe von diffraktiven Nullelementen, die lithographisch hergestellt werden. Allerdings ergeben sich dabei Beschränkungen an die asphärische Form. Steile Asphären führen zu herstellungstechnisch schwierig zu realisierenden Strukturgrößen in dem verwendeten Nullelement.

Alternativ können Asphären auch durch Verwendung von Strahlung mit höheren Wellenlängen vermessen werden, beispielsweise Strahlung im infraroten Bereich des Spektrums, wobei jedoch die eingangs beschriebenen Nachteile in Bezug auf die Erzeugung der Strahlung und das Detektieren des Signals in Kauf genommen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte Vorrichtung zur interferometrischen Prüfung von optischen Flächen anzugeben. Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wie eingangs beschrieben, betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur interferometrischen Prüfung von optischen Flächen. Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle, die dazu ausgebildet ist, einen Belichtungsstrahl zu erzeugen. Wie eingangs erläutert, können grundsätzlich beliebige Belichtungsstrahlen bzw. Strahlung in beliebiger Form als „Belichtungsstrahl“ erzeugt werden, wobei in Abhängigkeit des verwendeten Detektors, und ggf. in Abstimmung mit dem nachfolgend beschriebenen Konvertierungselement, Belichtungsstrahlen ausgewählt werden können bzw. der Belichtungsstrahl und die Lichtquelle, die den Belichtungsstrahl erzeugt, so ausgewählt werden können, dass für den Detektor geeignete Strahlung erzeugt wird. Insbesondere kann der Belichtungsstrahl so erzeugt werden, dass die Strahlung, die auf den Detektor fällt, in einem geeigneten Spektrum bzw. Spektralbereich liegt, sodass ein vergleichsweise weniger aufwendiger Detektor verwendet werden kann und ein gutes Signal-zu-Rausch-Verhältnis erreicht werden kann.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Konvertierungselement, insbesondere ein Konvertierungskristall, vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, den Belichtungsstrahl in einen Messstrahl und einen Referenzstrahl zu konvertieren. Das Konvertierungselement kann grundsätzlich dazu ausgebildet sein, einen Messstrahl und einen Referenzstrahl durch Wechselwirkung, insbesondere durch parametrische Fluoreszenz (auch „parametric down conversion“, PDC), aus dem Belichtungsstrahl zu erzeugen, die beide verschiedene Wellenlängen aufweisen. Die Vorrichtung weist ferner ein (erstes) Lichtleitelement auf, zum Beispiel einen Strahlteiler, das dazu ausgebildet ist, den Referenzstrahl in einen Referenzpfad und den Messstrahl in einen Messpfad der Vorrichtung zu leiten, wobei die Vorrichtung in dem Messpfad eine Wellenfrontanpassungseinrichtung, im Speziellen eine Nulltesteinrichtung, aufweist. Grundsätzlich wird somit der Belichtungsstrahl auf oder durch das Konvertierungselement geführt und dazu verwendet, basierend auf dem Mechanismus des Konvertierungselements den Belichtungsstrahl in einen Messstrahl und einen Referenzstrahl zu konvertieren. Im Speziellen wird als Belichtungsstrahl ein Pumpstrahl verwendet, der das Konvertierungselement durchläuft und dabei, wie beschrieben, durch parametrische Fluoreszenz, den Messstrahl und den Referenzstrahl erzeugt. Die Begriffe „Belichtungsstrahl“ und „Pumpstrahl“ können in der nachfolgenden Beschreibung somit analog verwendet bzw. entsprechend ausgetauscht werden.

Das Vorgehen, aus dem Belichtungsstrahl unter Verwendung eines Konvertierungselements, beispielsweise eines Konvertierungskristalls, einen Messstrahl und einen Referenzstrahl mittels PDC zu erzeugen sind grundsätzlich im Rahmen eines Quanten-OCT, also einem quantenbasierten optischen Kohärenztomographie-Verfahren, bekannt. Da derartige Verfahren, insbesondere Quanten-OCT, bereits aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird auf die Details derartiger Verfahren hierin nicht näher eingegangen. In der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere an Stellen, in denen das Konvertierungselement und die Konvertierung in Messstrahl und Referenzstrahl bzw. Signalstrahl näher beschrieben wird, wird, soweit erforderlich, auf die notwendigen Einzelheiten eingegangen.

Wie beschrieben, weist die Vorrichtung neben der Lichtquelle und dem Konvertierungselement, das dazu ausgebildet ist, den von der Lichtquelle erzeugten oder ausgesendeten Belichtungsstrahl in den Messstrahl und den Referenzstrahl zu konvertieren, eine Wellenfrontanpassungseinrichtung, beispielsweise eine Nulltesteinrichtung, auf. Die Wellenfrontanpassungseinrichtung ist dazu ausgebildet, die optische Fläche im Rahmen eines angepassten interferometrischen Tests zu prüfen. Dies bedeutet insbesondere, dass nicht die optische Fläche in ihrer Gesamtform geprüft wird, sondern die auf die optische Fläche fallende Strahlung, insbesondere der Messstrahl, derart verändert wird, dass die an dem Messstrahl vorgenommenen Veränderungen ganz im Falle des Nulltests bzw. einer Nulltesteinrichtung oder allgemein lediglich teilweise an die Sollform der optischen Fläche angepasst sind.

Die einfallende Strahlung kann als ebene Welle gewählt bzw. eingestellt sein und an die (bekannte) ideale Oberflächenform der optischen Fläche des Prüflings bzw. Messobjekts durch ein geeignetes Objekt im Strahlengang der Wellenfrontanpassungseinrichtung angepasst werden. Wird die Anpassung an die Sollform vollständig durchgeführt, spricht man bei der Wellenfrontanpassungseinrichtung von einer Nulltesteinrichtung bzw. bei der Wellenfrontanpassung von einem Nulltest. Dadurch werden nur Abweichungen von der idealen Sollform in Form von Interferenzstreifen auf dem Detektor sichtbar, für die somit der gesamte Empfindlichkeitsbereich des Interferometers zur Verfügung steht.

Mit anderen Worten wird bei einer perfekt hergestellten optischen Fläche, die ihrer idealen Sollform entspricht, im Wege des Nulltests eine vollständige Kompensation der in der Nulltesteinrichtung bewusst eingebrachten Veränderung des Messstrahls erreicht, sodass Messstrahl und Referenzstrahl keine Abweichungen zueinander aufweisen. Daraus ergibt sich, dass im Wege des Nulltests ausschließlich Abweichungen der Form der optischen Fläche von ihrer Sollform bestimmt werden, anstelle die absolute Form der optischen Fläche zu bestimmen. Dies erlaubt vorteilhafterweise, dass der Messbereich der Nulltesteinrichtung und damit der Messbereich der Vorrichtung vollständig für die Abweichungen von der Sollform eingesetzt werden können. Wird statt des Nulltests eine allgemeine, von der vollständigen Kompensation abweichende Veränderung durchgeführt, wird dies als allgemeine Wellenfrontanpassung verstanden. Die Vorrichtung ist somit dazu ausgebildet, einen Belichtungsstrahl durch eine Lichtquelle bereitzustellen, der mittels eines Konvertierungselements in den Messstrahl und den Referenzstrahl konvertiert bzw. aufgeteilt wird. Durch ein (erstes) Lichtleitelement, zum Beispiel einen Strahlteiler, wird der Referenzstrahl in den Referenzpfad, beispielsweise zu einem Referenzspiegel und der Messstrahl in den Messpfad und somit auf die zu prüfende optische Fläche, beispielsweise eines optischen Messobjekts bzw. Prüflings, geleitet. Da in dem Messpfad der Vorrichtung eine Wellenfrontanpassungseinrichtung angeordnet ist, kann die optische Fläche, also das zu prüfende optische Messobjekt, wie beschrieben, geprüft werden.

Die Wellenfrontanpassungseinrichtung kann wenigstens ein diffraktives optisches Element aufweisen um den einfallenden Messstrahl an die optische Fläche anzupassen, wobei das diffraktive optische Element den Messstrahl auf das Messobjekt führt. Wie beschrieben, kann das diffraktive optische Element derart auf die zu prüfende optische Fläche abgestimmt sein, dass bei perfekt hergestelltem Messobjekt die von dem diffraktiven optischen Element eingebrachten Veränderungen des Messstrahls durch die zu prüfende optische Fläche gerade ausgeglichen werden, sodass der an der optischen Fläche reflektierte und durch die Wellenfrontanpassungseinrichtung austretende Messstrahl gerade dem in die Wellenfrontanpassungseinrichtung einfallenden Messstrahl entspricht. Abweichungen der optischen Fläche führen dazu, dass der auslaufende Messstrahl von dem einfallenden Messstrahl abweicht. Die Abweichungen können somit detektiert werden, sodass die optische Fläche anhand der detektierten Abweichungen charakterisiert werden kann. Mit anderen Worten verändert das diffraktive optische Element die Wellenfront des Messstrahls genau so, dass bei der Reflexion des veränderten Messstrahls an dem Messobjekt eine Kompensation der eingebrachten Veränderungen stattfindet, die der Sollform des Prüflings entsprechen. Verbleibende Abweichungen deuten auf eine Abweichung der optischen Fläche von der angestrebten Sollform hin.

Durch die Aufteilung bzw. Konvertierung des Belichtungsstrahls in den Messstrahl und den Referenzstrahl wird insbesondere erreicht, dass der Messstrahl eine für den optischen Nulltest geeignete Wellenlänge aufweisen kann und der Referenzstrahl eine davon abweichende Wellenlänge aufweisen kann, die beispielsweise die Detektion vereinfacht. Wie beschrieben, ist im ersten Fall die Verwendung von langwelliger Strahlung außerhalb des sichtbaren Spektrums besonders vorteilhaft, um die erforderlichen diffraktiven optischen Elemente möglichst einfach bzw. wenig aufwendig herstellbar zu halten. Insbesondere müssen Strukturgrößen, beispielsweise eine Periode, derartiger diffraktiver optischer Elemente weniger strenge Anforderungen erfüllen, sodass diese weniger aufwendig hergestellt werden können. Im zweiten Fall ist hingegen sichtbares Licht zu bevorzugen, um die Detektion des Signals mit technologisch geringem Aufwand und einem hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu ermöglichen.

Das Konvertierungselement kann grundsätzlich dazu ausgebildet sein, einen Signalstrahl durch Wechselwirkung, insbesondere durch parametrische Fluoreszenz mit den von Nulltestkonfiguration und Referenzspiegel zurückgeworfenen Mess-, Referenz- und Belichtungsstrahlen zu erzeugen. Der beschriebene Signalstrahl kann dieselbe Wellenlänge wie der Referenzstrahl aufweisen und kann, beispielsweise mittels eines (zweiten) Lichtleitelements, auf den Detektor geleitet werden und dort deshalb mit dem reflektierten Referenzstrahl interferieren. Insbesondere wird die im Messtrahl kodierte Information über die Oberflächenqualität des Prüflings auf den Signalstrahl übertragen. Das (zweite) Lichtleitelement kann wiederum ein Strahlteiler sein. Der Messstrahl wird, wie beschrieben, an dem zu vermessenden optischen Element, bzw. der optischen Fläche unter Prüfung reflektiert und wieder auf das Konvertierungselement geführt. Entsprechend wird der Referenzstrahl von dem Konvertierungselement in den Referenzpfad geführt, wo der Referenzstrahl, beispielsweise an einem ebenen Spiegel, reflektiert und ebenfalls zum Konvertierungselement zurückgeführt wird.

Das Konvertierungselement empfängt somit die Reflexionen des Messstrahls, des Referenzstrahls und des Pumpstrahls, sodass basierend auf der parametrischen Fluoreszenz ein Signalstrahl gleicher Wellenlänge wie der Referenzstrahl erzeugt werden kann, der durch das (zweite) Lichtleitelement auf den Detektor geführt und dort detektiert wird. Im Speziellen wird das von dem Referenzstrahl und Signalstrahl erzeugte Interferenzmuster detektiert, das die Information über die Oberflächenabweichungen des Prüflings enthält und mit konventionellen Methoden der optischen Messtechnik weiterverarbeitet werden kann.

Wie beschrieben, wird durch das Konvertierungselement ein Referenzstrahl und ein Messstrahl erzeugt. Der Referenzstrahl und der Messstrahl bilden verschränkte Photonenpaare im Sinne der Quanten-OCT, wobei ein Photon (gewöhnlich im MIR (mittleren Infrarot-) oder sogar im THz- Bereich) als Messstrahl mit dem Messobjekt wechselwirkt, während das andere Photon als Referenzstrahl in den Referenzpfad geführt wird. Im zweiten Durchgang überträgt der Messstrahl (üblicherweise im Sichtbaren oder im NIR) seine Information auf einen Signalstrahl, der ebenfalls über PDC erzeugt wird, jetzt aber eine Wellenlänge im Sichtbaren aufweist, und zu dem Detektor geführt und dort mit einem Photon gleicher Wellenlänge aus dem Referenzstrahl überlagert wird.

Die Paare werden über den Quanten-Effekt der spontanen parametrischen Fluoreszenz in einem nichtlinearen Interferometer erzeugt, wobei die jeweils aus dem Belichtungsstrahl über PDC erzeugten Photonen als s- und i-Photonen bezeichnet werden. Zwischen zwei s-Photonen wird Interferenz beobachtet, vorausgesetzt, dass sie sich einen gemeinsamen i-Strahl teilen. Die Rolle der interferierenden s- und i-Photonen wird im vorliegenden Fall vom Signal- und vom Referenzstrahl sowie vom Messstrahl verkörpert. Diese Technik beruht auf dem Phänomen der Quanten-Kohärenz und erlaubt messtechnisches Erfassen in „schwierigen“ Spektralbereichen (MIR oder THz), während die Detektion in einem dafür geeigneten Bereich erfolgt, insbesondere dem Sichtbaren oder dem NIR.

Der Bereich der PDC mit hoher Verstärkung wird durch starkes Pumpen erreicht, typischerweise mit Hilfe von ps-Pulsen in Konvertierungselementen, insbesondere Konvertierungskristallen von einigen mm Länge. Die Photonenraten von Signal und Idler der Zwillingsstrahlen skalieren exponentiell mit der Pumpleistung. Typische Werte für die parametrische Verstärkung erstrecken sich bis zu einem Verstärkungswert (gain) G = 10, realisiert über eine Fokussierung des Pumpstrahls in 2-3mm lange Kristalle, was zu einer Erhöhung der Eingangsintensität um den Faktor sinh ² (G) führt.

PDC mit hoher Verstärkung ist für die nichtlineare Interferometrie von Vorteil. Sie erlaubt eine hohe Leistung auf dem Detektor, so dass konventionelle Detektoren im Sichtbaren verwendet werden können, ohne das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu reduzieren.

Zusammenfassend kann somit vorteilhafterweise erreicht werden, dass der Messstrahl und der Referenzstrahl unterschiedliche Wellenlängen aufweisen. Hierbei kann der Messstrahl insbesondere auch eine unterschiedliche Wellenlänge gegenüber dem zur Interferenz verwendeten Signalstrahl aufweisen. Der Messprozess, d.h., die Interaktion mit dem Messobjekt bzw. der zu prüfenden optischen Fläche und die Detektion des Signals auf dem Detektor können somit in unterschiedlichen Wellenlängen bzw. Spektralbereichen stattfinden. Dies erlaubt für die einzelnen Prozesse, nämlich die Detektion des Signals und die Interaktion mit dem Messobjekt, einen jeweils geeigneten Spektral be re ich auszuwählen. Für die Interaktion mit dem Messobjekt, also für den Messstrahl, kann insbesondere Infrarotstrahlung gewählt werden, wobei für die Detektion des Signals bzw. als Referenzstrahl oder Signalstrahl eine Wellenlänge im sichtbaren Spektral bereich oder im NIR-Spektralbereich gewählt werden.

Wie beschrieben, soll der Messstrahl eine Wellenlänge besitzen, die langwelliger und somit oberhalb des sichtbaren Spektrums liegt, insbesondere auch oberhalb des nah-lnfrarot- Spektrums, bevorzugt >3 pm. Wie beschrieben, kann die Interaktion mit der zu prüfenden optischen Fläche im Infrarotbereich stattfinden, sodass die Anforderungen an das diffraktive optische Element der Wellenfrontanpassungseinrichtung, das die Veränderung der Wellenfront des Messstrahls vornimmt, insbesondere im Hinblick auf die Herstellbarkeit, reduziert werden können. Hierzu hat sich insbesondere herausgestellt, dass für die Beugung am Gitter des diffraktiven optischen Elements Strahlung im Infrarotbereich bzw. einem gegenüber dem sichtbaren Spektrum langwelligeren Bereich vorteilhaft ist. Hierbei kann insbesondere ein Spektralbereich verwendet werden, der größer als 4 pm ist, insbesondere zwischen 4 und 5 pm liegt.

Der Referenzstrahl und/oder der Signalstrahl können eine demgegenüber abweichende Wellenlänge aufweisen. Der Signalstrahl und/oder der Referenzstrahl können eine Wellenlänge im sichtbaren Spektrum aufweisen. Grundsätzlich vereinfacht dies die Erfassung des Signals bzw. die Detektion des Signals. Hierzu können vereinfachte Detektoren, insbesondere vereinfacht gegenübereines im IR-Spektralbereich operierenden Detektors, verwendet werden. Zum Beispiel können standardmäßige CCD- oder CMOS-Detektoren verwendet werden, sodass grundsätzlich die Vorrichtung weniger aufwendig ausgeführt und die Detektion des Signals, beispielsweise in Bezug auf das Signal-zu-Rauschen-Verhältnis, verbessert werden kann.

Das Konvertierungselement kann insbesondere dazu ausgebildet sein, beispielsweise in Abhängigkeit wenigstens eines Objektparameters eines zu prüfenden optischen Elements, den Signalstrahl mit einer definierten Anzahl an Photonen und/oder eine definierte Leistung auf dem Detektor zu erzeugen. Der Objektparameter des zu prüfenden optischen Elements bzw. des optischen Messobjekts, das die zu prüfende optische Fläche aufweist, kann beispielsweise definieren, welche Intensität das Messobjekt tolerieren kann. Vorteilhafterweise kann die Intensität des Messstrahls so gewählt werden, dass diese am oberen Bereich dessen liegen kann, was das Messobjekt tolerieren kann. Beispielsweise kann dies über die Intensität des Pumpstrahls gesteuert werden.

Wie eingangs beschrieben, kann das Konvertierungselement die Konvertierung des Belichtungsstrahls, beispielsweise eines Pumpstrahls, in einen Messstrahl und einen Referenzstrahl leisten bzw. mit dem Pumpstrahl durch das Konvertierungselement einen Messstrahl und einen Referenzstrahl erzeugen. Das Konvertierungselement kann im Speziellen als Konvertierungskristall ausgebildet sein oder einen solchen Konvertierungskristall umfassen, insbesondere ß-Bariumborat oder Lithiumniobat. Je nachdem, welcher Mechanismus gewünscht ist bzw. welcher Messstrahl und welcher Referenzstrahl erzeugt werden soll, können sich verschiedene Konvertierungskristalle bei der Verwendung als Konvertierungselement anbieten.

Wie eingangs erläutert, können durch die beschriebene Vorrichtung insbesondere Asphären bzw. asphärische optische Flächen oder asphärische optische Elemente geprüft werden. Im Speziellen kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, wenigstes einen Parameter optischer Elemente bzw. Messobjekte mit einer numerischen Apertur größer 0,3-0, 5, insbesondere größer 0,7, zu erfassen. Bei dem wenigstens einen Parameter kann es sich insbesondere um eine Abweichung von einer Sollform handeln. Die beschriebenen optischen Elemente bzw. optischen Flächen zeichnen sich durch eine vergleichsweise große numerische Apertur aus, sodass die Vorrichtung insbesondere dazu ausgebildet sein kann, vergleichsweise steile optische Flächen zu vermessen.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur interferometrischen Prüfung von optischen Flächen mittels einer Vorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen Vorrichtung, wobei mittels eines mit einem Belichtungsstrahl belichteten Konvertierungselements, insbesondere ein Konvertierungskristall, der Belichtungsstrahl in einen Messtrahl und einen Referenzstrahl konvertiert wird, wobei der Referenzstrahl in einen Referenzpfad geleitet wird und der Messstrahl in einen eine Wellenfrontanpassungseinrichtung, insbesondere eine Nulltesteinrichtung, aufweisenden Messpfad der Vorrichtung geleitet und wenigstens ein Parameter eines in dem Messpfad angeordneten, die optische Fläche aufweisenden optischen Elements, insbesondere basierend auf einer Interferenz eines von dem Konvertierungselement erzeugten Signalstrahls mit dem Referenzstrahl, bestimmt wird.

Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, sind vollständig auf das Verfahren übertragbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur interferometrischen Prüfung von optischen Flächen.

Die Fig. zeigt eine Vorrichtung 1 zur interferometrischen Prüfung einer optischen Fläche 2 eines Messobjekts 3 bzw. eines Prüflings. Bei dem Messobjekt 3 kann es sich insbesondere um eine Asphäre handeln, d.h. ein optisches Element mit einer asphärischen optischen Fläche 2, beispielsweise mit einer numerischen Apertur größer 0,3-0, 5, insbesondere größer 0,7. Die Vorrichtung 1 weist eine Lichtquelle 4 auf, die dazu ausgebildet ist, einen Belichtungsstrahl 5, insbesondere einen „Pumpstrahl“, zu erzeugen. Der Belichtungsstrahl 5 wird in diesem Ausführungsbeispiel auf ein bzw. durch ein Konvertierungselement 6, beispielsweise einen Konvertierungskristall, insbesondere aus ß-Bariumborat oder Lithiumniobat, geführt.

In dem Konvertierungselement 6 wird der Belichtungsstrahl 5 in einen Messstrahl 7 und einen Referenzstrahl 8 konvertiert. Mit anderen Worten regt der Belichtungsstrahl 5 in dem Konvertierungselement e die Erzeugung eines Messstrahls 7 und eines Referenzstrahls 8 an. Die Konvertierung des Belichtungsstrahls 5 in den Messstrahl 7 und den Referenzstrahl 8 basiert auf spontaner parametrischer Fluoreszenz bzw. „parametric down conversion“ (PDC). Der Referenzstrahl 8 wird nach dem Konvertierungselement 6 durch ein Lichtleitelement 9, beispielsweise einen Strahlteiler, auf einen in einem Referenzarm der Vorrichtung 1 angeordneten Referenzspiegel 10 geführt, an dem der Referenzstrahl 8 reflektiert und auf demselben Weg zurück zu dem Konvertierungselement 6 geleitet wird.

Der Messstrahl 7 wird von dem Konvertierungselement 6 aus, beispielsweise durch das Lichtleitelement 9, in einem Messpfad der Vorrichtung 1 in eine Wellenfrontanpassungseinrichtung 11 , die beispielsweise als Nulltesteinrichtung ausgebildet ist, geführt. Die Wellenfrontanpassungseinrichtung 11 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Strahlaufweitung 12 und ein diffraktives optisches Element 13 auf. Das diffraktive optische Element 13 ist zur optischen Achse geneigt, um Reflexionen von dem Messobjekt 3 zu unterdrücken.

Das diffraktive optische Element 13 ist in Abstimmung mit der optischen Fläche 2 des Messobjekts 3 hergestellt, sodass das diffraktive optische Element 13 den aufgeweiteten Messstrahl 7 verändert auf die optische Fläche 2 führt. Die Veränderung der Wellenfront, die durch das diffraktive optische Element 13 eingeführt wird, soll an die Form des Messobjekts 3 teilweise oder gänzlich angepasst sein bzw. diese im Falle eines Nulltests genau kompensieren. Mit anderen Worten wird der Messstrahl 7 durch das diffraktive optische Element 13 auf die optische Fläche 2 geführt und an der optischen Fläche 2 reflektiert. Ist die optische Fläche 2 gemäß ihrer Sollform hergestellt, kompensieren sich die Veränderungen, die durch die optische Fläche 2 und das diffraktive optische Element 13 eingebracht werden, teilweise oder gänzlich, sodass der auslaufende Messtrahl 7 letztlich teilweise oder keine Veränderungen gegenüber dem einlaufenden Messtrahl 7 aufweisen sollte. Im Fall einer vollständigen Anpassung würde der einlaufende Messstrahl 7 dem auslaufenden Messstrahl 7 genau entsprechen bzw. dem reflektierten Messstrahl 7, der von dem Messobjekt 3 aus zurück zu dem Konvertierungselement 6 geleitet wird.

Abweichungen der Sollform der optischen Fläche 2 können somit identifiziert werden, da diese durch das diffraktive optische Element 13 nicht kompensiert werden. Mit anderen Worten erlaubt die Wellenfrontanpassungseinrichtung 11 , Abweichungen von der Sollform der optischen Fläche 2 zu identifizieren, so dass die Vorrichtung 1 insgesamt über den gesamten Empfindlichkeitsbereich auf Abweichungen beschränkt ist und nicht die Gesamtform der optischen Fläche 2 bestimmen muss.

Wie beschrieben, wird der Messstrahl 7 von dem Messobjekt 3, insbesondere der optischen Fläche 2 zurück zu dem Konvertierungselement 6 geführt. Hierbei kann eine Übertragung der Information, die in dem Messstrahl 7 getragen wird, auf einen Signalstrahl 14 stattfinden. Mit anderen Worten wechselwirken der reflektierte Belichtungsstrahl 5 und der von der optischen Fläche 2 reflektierte Messstrahl 7 und der vom Referenzspiegel 10 reflektierte Referenzstrahl 8, und erzeugen so den Signalstrahl 14, der von dem Konvertierungselement 6 zu einem Detektor 15 geführt werden kann, insbesondere reflektiert an einem zweiten Lichtleitelement 16, bei dem es sich ebenfalls um einen Strahlteiler handeln kann.

Der Signalstrahl 14 kann zusammen mit dem an dem Referenzspiegel 10 reflektierten Referenzstrahl 8 auf den Detektor 15 geführt werden und somit mit diesem interferieren. Basierend auf dem Interferenzmuster auf dem Detektor 15 ist es somit möglich, die Abweichungen von der Sollform der optischen Fläche 2 zu analysieren bzw. zu bestimmen. Es wird im Rahmen der spontanen parametrischen Fluoreszenz ein Photonenpaar erzeugt, bei dem ein Photon als Messstrahl 7 auf die optische Fläche 2 geführt wird und somit mit dem Messobjekt 3 interagiert, wobei das andere Photon als Referenzstrahl 8 auf den Referenzspiegel 10 geführt werden kann. Wie ebenfalls beschrieben, wird durch den reflektierten Anteil des Messstrahls 7, dem Belichtungsstrahl 5 bzw. „Pumpstrahl“ und dem reflektierten Referenzstrahl 8 in dem Konvertierungselement e wiederum ein Photonenpaar erzeugt, wovon ein Photon als Signalstrahl 14 zum Detektor 15 geführt wird. Zwischen den beiden Photonen, also dem Referenzstrahl 8 und dem Signalstrahl 14, kann auf dem Detektor 15 Interferenz beobachtet werden, vorausgesetzt, ihre Gegenstücke sind identisch, was hier der Fall ist.

Eine Interaktion des Messstrahls 7 mit dem Signalstrahl 14 auf dem Detektor 15 ist daher nicht erforderlich. Der Detektor 15 kann daher ausschließlich auf die Strahlung bzw. die Wellenlänge des Referenzstrahls 8 bzw. des Signalstrahls 14 ausgerichtet werden. Diese kann insbesondere im sichtbaren Bereich liegen, sodass der Detektor 15 als CCD- oder CMOS-Sensor ausgeführt sein oder einen solchen aufweisen kann. Dies erlaubt vorteilhafterweise, dass als Messstrahl 7 Strahlung mit einer anderen Wellenlänge als die Strahlung für den Referenzstrahl 8 bzw. den Signalstrahl 14 verwendet werden kann.

Im Speziellen wird als Messstrahl 7 Strahlung im mittleren Infrarotbereich bis in den Terahertzbereich verwendet, insbesondere Strahlung mit einer Wellenlänge größer 3 pm, insbesondere zwischen 4 und 5 pm. Als Signalstrahl 14 bzw. als Referenzstrahl 8 kann demgegenüber Licht mit einer Wellenlänge im sichtbaren Spektrum verwendet werden, um die Detektion zu verbessern. BEZU GSZEI CH EN LI STE

Vorrichtung optische Fläche

Messobjekt

Lichtquelle

Belichtungsstrahl

Konvertierungselement

Messstrahl

Referenzstrahl

Lichtleitelement

Referenzspiegel

Wellenfrontanpassungseinrichtung

Strahlaufweitung diffraktives optisches Element

Signalstrahl

Detektor

Lichtleitelement