基于斜入射的平面度绝对检验方法

为了获得高反射率光学平面的绝对面形分布,提出了基于斜入射的平面度绝对检验方案.该方法通过菲索干涉仪的空腔干涉以及两次斜入射测量得到三组波面数据,使用Zemike多项式对波面拟合,通过求解待测表面的旋转不变量和旋转因变量获得整个平面的绝对面形分布.测量90 mm口径的镀铝反射镜,其绝对检验结果为0.266λ(PV),0.075λ(RMS).讨论了测试中斜入射角及旋转角的选取方法,并分别选择45°和54°进行测试.基于斜入射的平面度绝对检验方法操作步骤简单,特别适合于高反射率光学表面的绝对面形检测.     

中频波面的旋转平移法干涉绝对检验

基于Zernike多项式拟合的传统干涉绝对检验方法由于平滑了波面和丢失了中频成分,仅可以实现面形误差的绝对检验.本文提出利用旋转平移法来实现中频波面的干涉绝对检验.将被测波面分解成旋转对称成分和旋转非对称成分,通过N次旋转被测件,求解波面中的旋转非对称成分;通过平移被测件实现伪剪切,求解波面中的旋转对称成分.与传统绝对检验方法相比,该方法既能够恢复整个波面,又不需要对整个波面进行Zernike多项式拟合;由于仅对旋转对称成分用偶次多项式进行提取,提升了计算速度,降低了拟合误差,保留了中频成分,数值仿真显示其比传统方法优越,测量精度可达到1 nm rms.在ZYGO干涉仪上完成了平面元件的干涉绝对检验测量.采用改变伪剪切比和更换标准镜两种方案,分别实现了实验数据的自比对;将测试结果与经典三面互检法得到的水平和垂直方向的一维轮廓数据进行比对,验证了旋转平移法的准确性.     

共光路径向剪切干涉仪的设计

针对常规像移式干涉仪无法用于大口径、长光路光学系统波像差检测的工程问题,设计了共光路径向剪切干涉仪以消除采用标准波面所引入的系统误差.设计中采用由三角棱镜与斜方棱镜组合而成的胶合棱镜组作为波面剪切器件,将待测波面与其复制波面产生干涉,并通过一组有不同相对孔径的透镜切换装置来控制干涉仪剪切比.与4D动态干涉仪在不同条件下...     

基于ASTM方法的光学平面面形检测

为分析光学平面面形偏差,以直径100mm光学平晶为检测对象,利用斐索干涉仪采集了被测光学平面的波面干涉图,按照美国材料与试验协会(American Society for Testing and Materials,ASTM)标准方法,通过分析,能够定性反映出被测光学平面的面形偏差。计算并分析了波面偏差指标峰谷值PV和均方根值RMS,将计算结果与利用ZYGO斐索干涉仪测得的数据对比,偏差为10-3λ,符合光学检测要求。综合考虑可操作性和计算精度,这种基于ASTM的方法是一种行之有效的光学检测分析方法。     

倾斜入射下的单截面平面度绝对检验

针对大尺寸光学平面的直线度的纳米级测量精度需求,提出了倾斜入射下单截面平面度绝对检验方法,实现了对超过相移干涉仪口径的长平晶绝对检验。利用棱镜转向实现倾斜入射角度的精密预标定,棱镜标定角度的精度高于圆光栅和图像分析等方法,可提高测量不确定度到0.0042 μm。对比了常规三面互检绝对检验结果与本方法的差异,在相同尺寸下,直线度误差仅为1.2 nm。在确认标定反射镜位置后,整个倾斜入射的干涉图调整过程将被完全集中到待测长平晶的工作面上,不需要再对反射平晶进行操作。调整长平晶时各个维度的操作互不干涉,可快速简便地得到测量结果。     

宽光束波前测量子孔径拼接方法研究

目前检测大口径光学系统质量一般是使用大口径干涉仪,需要加工高精度的标准表面,不仅难度大,而且制造周期长,制造成本高.因此,在ICF应用上使用子孔径拼接的方案,用小口径、高精度、高分辨率的干涉仪来复原大口径光学元件的波前相位数据.这是一项新的高精度大孔径面形检测手段.既保留了干涉测量的高精度,又免去了使用与全孔径尺寸相同的标准波面,降低了成本,并且可获得大孔径干涉仪所截去的波面高频信息,为高空间频率范围的检测评价提供了手段.文中提出一种不同于ICF应用上的一种子孔径拼接方法.     

光栅衍射法测量材料平面度和平行度

一、材料表面形状的测量方法材料表面形状轮廓的测定是光学干涉计量的一个基本应用。对于不同的料材和生产加工过程中的不同要求,测量方法也各不相同,基本上可以分成两大类,一类是利用传统的干涉仪;另一类是近期发展起来的,以全息技术为基础的全息干涉度量技术。我们要测量材料表面的形状,基本思想就是用一个已知形状的标准波面去和被测材料表面形状(形变后的波面)进行比较,从而获得材料表面形状的信息。如果被测表面是平面,那么标准波面通常选用平面波。两个波面的比较是通过干涉来进行的,得到的等厚干涉条纹就是物体表面和一组等间距的平面波相截得到的     

一种简单的大口径全息平面干涉仪

一、引言全息平面(或球面)干涉仪采用了全息干涉的一次曝光法或二次曝光法,相对于传统的平面(或球面)干涉仪,除少用光学元件外,更主要的是由于全息图具有位相误差补偿作用,大大降低了对仪器中主要光学元件的质量要求,从而使得研制大口径的平面(或球面)干涉仪成为现实。在国内也已有多人报道了这方面的研究成果。本文提出了一种结构十分简单的大口径平面干涉仪,除了激光光源部分外,仅用了一个用于大光束扩束的倒置望远系统和一个作为平面标准的平面反射镜。由于结构简单,所以调整方便,在一般的实验室或光学车间均能实现。     

基于五棱镜扫描法的波前系统研究

为检测基于五棱镜扫描法的大口径光学系统波前检测法,以口径为513mm的仿真模拟波面为被测波面进行模拟仿真检测试验,使用通光口径为5mm的五棱镜对被测波面进行模拟二维扫描检测。根据实验结果拟合出被测波面的二维特性曲线,再利用二维特性曲线对被测波面进行三维拟合,并分析实验中可能存在的误差。实验结果表明,模拟波面与被测波面吻合,证实了这种方法可行并且在一定条件下能进行高精度检测。     

大口径SiC轻量化反射镜柔性带式支撑静摩擦影响

采用柔性带式支撑方式的大口径光学反射镜与支撑带之间的静摩擦力对反射镜面形精度影响较大,而且该影响难于直接定量测量。针对这一实际情况,考虑到温度变化将引起静摩擦力状态变化这一规律,建立了温度—静摩擦力间的关系表达式;接着,以反射镜所受静摩擦力与环境温度关系为基础,通过测量不同温度下的反射镜面形精度,间接推算出静摩擦力对反射镜面形精度的影响;以1.2米SiC轻量化反射镜为研究对象,利用干涉仪检测其柔性带式支撑机构在不同温度下的面形精度,并利用实测数据推导出温度—静摩擦关系的相应系数;最后借助ANSYS软件,对带式支撑机构的受力情况进行仿真分析。实测结果与仿真分析结果一致性较好,说明该研究方法可较为准确地推导出静摩擦力对大口径SiC轻量化反射镜面形影响。