小F数标准球波面透镜组的F''C重合误差分析

标准球波面透镜组是光干涉计量测试凸、凹球面面形质量的重要测量器具,它能产生p-V值优于λ/20(λ=0.6328μm)的标准球面波,透镜组中末球面为标准球面.其使用特点要求透镜组的焦点F'与末面球心C重合;如果存在重合误差,则用于球面面形检验时会引入测量系统误差.推导分析了F'C的允许重合误差与透镜组F数等参量的关系,运用ZEMAX光学设计软件模拟给出系列小F数标准球波面透镜组允许的F'C重合误差,并设计实验测试方案,得到反映标准球波面透镜组F'C重合误差的干涉图,它们的波像差均小于5λ.由理论分析与实验测试结果可知,F数很小(如F/1.5,F/0.75)的标准球面透镜组,F'C重合误差小于0.03 mm,甚至达到微米量级.     

长焦透镜焦距及透射波前检测

提出了在球面光路中利用凹球面反射镜同时测量长焦透镜焦距和透射波前的干涉检测方法,分析了该检测方法的误差以及测量误差和调整误差对检测结果的影响,确定了在检测过程中所需控制的相对敏感自由度。结果表明,该检测方法可对F/#≥50的透镜进行检测,其焦距计算相对误差为0.2%,透射波前P-V值可达1/25λ。     

干涉条纹数字分析系统

加拿大微至（WZ）光电子有限公司研制开发的“干涉条纹数字分析系统”能够高精度数字分析干涉条纹，测量精度达到λ／20-λ／50，系统由图像采集卡、个人计算机、软件和软件加密狗组成，实时采集或输入干涉条纹，自动分析处理干涉条纹，输出检测报告，包括波面误差参数：峰谷值（P-V）误差、标准偏差（RMS）、赛德尔（Seidel）像差、光圈数（N）、局部光圈数（△N）。     

干涉条纹数字分析系统

加拿大微至（WZ）光电子有限公司研制开发的“干涉条纹数字分析系统”能够高精度数字分析干涉条纹，测量精度达到λ／20-λ／50，系统由图像采集卡、个人计算机、软件和软件加密狗组成，实时采集或输入干涉条纹，自动分析处理干涉条纹，输出检测报告，包括波面误差参数：峰谷值（P-V）误差、标准偏差（RMS）、赛德尔（Seidel）像差、光圈数（N）、局部光圈数（△N）。     

斐索式红外干涉仪研制和测试技术研究

研制了斐索式红外干涉仪,口径为120mm,配置F/1,F/4标准球面锗透镜,用于检测红外非球面透镜的非球面面形和波像差质量。干涉仪中采用两个红外探测器分别形成对点、测试两路成像光路,并配合光栅尺,实时监测标准镜和被测件的方位,解决了红外光不可见性带来的测试中装夹调整的困难。采用在线标定的方法,实现了大伸长量移相器的标定。使用干涉仪检测了红外非球面透镜的质量,并标定了系统误差。检测结果表明,干涉仪的测量精度均方根(RMS)值优于0.01λ,测量重复性RMS优于0.002λ。     

常州微至光电子有限公司 干涉条纹数字分析系统

加拿大微至（WZ）光电子有限公司研制开发的“干涉条纹数字分析系统”能够高精度数字分析干涉条纹，测量精度达到λ／20～λ／50，系统由图像采集卡、个人计算机、软件和软件加密狗组成，实时采集或输入干涉条纹，自动分析处理干涉条纹，输出检测报告，包括波面误差参数：峰谷值（P—V）误差、标准偏差（RMS）、赛德尔（Seidel）像差、光圈数（N）、局部光圈数（△N）。     

使用红外干涉仪测量锗材料折射率均匀性

介绍了运用工作波长为10．6μm的红外干涉仪测试红外光学材料(锗晶体)的折射率均匀性的方法。运用传统的干涉法检验光学材料的折射率均匀性时，由于锗晶体太软，表面不易加工。其表面面形难以满足测试要求。为了消除面形偏差对折射率均匀性偏差测试的影响，使用可见光移相式数字平面干涉仪精确测试被测样品的面形偏差，该干涉仪具有很高的测试精度，其测量不确定度可以达到λ／50(λ=0．633μm)。然后在红外干涉图数据处理中将样品的面形偏差扣除，得到样品折射率的偏差分布。对锗单晶材料进行了实际测试。     

基于差分方法的高精度球面调整误差校正

针对高精度球面检测中待测球面调整误差所引入的高阶像差影响,提出了一种基于差分方法的高精度调整误差校正方法。通过对待测球面分别引入两个不同的波前离焦量,对测得的波面数据取差分,由此得到测量中调整误差所引入的高阶像差,并将其从面形数据中分离出来,进而实现高精度的球面调整误差校正。通过Zygo干涉仪对提出方法的可行性进行了实验验证,并给出了实验结果。测量中,对大数值孔径待测球面同时引入波前离焦和倾斜,运用本文方法实现调整误差的校正精度达到了均方根(RMS)为0.001 5λ和峰谷(PV)为0.018 9λ。本文方法无需了解检测系统或待测球面的任何先验信息,并可有效降低对待测球面调整的要求,在实际的高精度球面检测中有很好的适用性。     

基于奇偶函数和Fourier级数的三球面法绝对检验

为获得三维面形的绝对分布,提出一种基于奇偶函数和Fourier级数的三球面面形重建方法。该方法在传统三球面法的测量基础上将测试面旋转90°后再次测量,将待测面面形分解为奇偶函数形式的正交基函数,并对于各正交基函数分别求解。利用实际面形进行算法仿真,面形残差均方根值(RMS)达到1.5λ/1000。将本文三球面法与两球面法、随机球法作比较,残差RMS最大为1.99 nm。针对实验中机构的旋转、平移、倾斜、离焦误差等进行量化分析,最大误差为0.90 nm。本文实现了球面三维面形绝对分布的检测,为多个球面镜的同步全口径检测提供了一种途径。     

大F数硅微透镜阵列的制作及光学性能测试研究

提出了一种补偿刻蚀法 :在经过常规光刻热熔成形和离子束刻蚀技术制成的硅微透镜阵列上再涂敷几层光刻胶 ,以降低各单元微透镜的曲率 ,然后再次进行加热固化和离子束刻蚀。扫描电子显微镜 ( SEM)显示微透镜阵列为表面极为平缓的球冠形阵列 ,表面探针测试结果显示用补偿刻蚀法制作的微透镜的 F数和 F′数分别可达到 31.62和 35.88,而常规光刻热熔法很难制作出 F数和 F′数分别超过 1.0 0和 4 .0 0的微透镜阵列。光学填充因子也由常规方法的 64.3%提高至78.5% ,并且微透镜的点扩散函数也更接近理想值     

横向剪切干涉中非共光路误差的识别与补偿

由于相移式横向剪切干涉不需要标准参考波面,因此它可以缩小干涉腔长、甚至实现绝对的共光路干涉,从而最大程度上降低了空气扰动和振动的影响,但实验室设计的相移式横向剪切干涉测量装置中的分束棱镜、剪切平板和五棱镜的制造误差仍然造成了发生错位的两波面间产生非共光路误差。通过剪切干涉测量装置中调整误差和非共光路误差的对比分析,提出了非共光路误差的计算方法,并在测试结果中进行非共光路误差的补偿。实验结果发现补偿非共光路误差后的面形误差与ZYGO干涉仪的测量结果非常接近。     

使用双波带板径向剪切干涉仪检测非球面透镜

为了实现对光学非球面的低成本在线测量,在比较和分析现有非球面检测技术的基础上,设计并制作了一种小型径向剪切干涉仪用于检测非球面透镜。基于波带板可以聚焦成像的原理,该干涉仪采用不同焦距的双波带板产生径向剪切干涉。波带板由工业缩微矢量图制版技术设计和制作而成,并通过实验验证了该波带板的聚焦精度。采用傅里叶变换条纹相位分析法对干涉条纹进行处理,计算出波相差和波面面形。实验中给出了平面波光束经过一个非球面透镜后的波面面形检测结果和误差分析,使用该技术对标准非球面进行测试,波差峰谷值(P-V)达到了λ/5的精度,均方差(RMS)达到λ/10的精度。结果表明,该干涉仪具有体积小、抗干扰能力强等特点,适用于对小型非球面透镜进行在线检测。     

大口径标准球面镜组研制与应用

为了实现大口径凸面反射镜检测,研究了大口径标准镜组的设计与研制技术。针对口径Φ为350mm、焦距为4400mm的标准球面镜组,完成了标准镜头设计分析、面形和曲率半径误差标定以及系统集成与实验验证。光学设计软件模拟分析结果表明镜头设计波像差达到0.0001λ[峰谷值(PV),λ=632.8nm],该标准镜头参考球面标准镜面形加工精度达到0.088λ(PV,λ=632.8nm)、0.006λ[均方根(RMS),λ=632.8nm],某项目Φ为320mm、R为4092mm的碳化硅凸面反射镜最终加工检测结果达到0.102λ(PV,λ=632.8nm)、0.011λ(RMS,λ=632.8nm)。结果表明采用该大口径标准球面波透镜组为大口径长曲率半径凸面反射镜提供了一种高精度检测的手段,解决了大口径长曲率半径凸面反射镜检测难题,采用该标准球面镜结合基于数字样板的非零位检测方法也可完成浅度非球面或自由曲面面形实时高精度检测。     

用于可见光波段的二元光学混合光学系统的设计与应用

研制了一套应用于可见光波段（中心波长632．8nm）的二元光学谐衍／折混合光学系统。设计要求为：焦距120mm，人瞳孔径60mm，F／#数为2，波面峰谷值（P-V）在A／10以下。因为加工误差等因素，其Py测得约A／5，但已满足Strehl判据（〈λ／4），结果验证了二元光学元件（BOEs）在可见光波段应用的可行性。系统中，二元面采用8台阶3次套刻，掩模最小线宽为102μm。根据测试结果，提出了改进现有系统缺陷的方向和措施。     

校准λ／4波片和λ／2波片的简单方法

本文叙述出一种校准λ／4和λ／2波片的简便方法，对λ／4波片的校准误差小于0．1度，对λ／2波片的校准误差小于0．5度，方法简单，精度高。     

高精度子孔径拼接中参考面误差的去除方法

基于最小二乘拟合的传统干涉子孔径拼接方法实现了小口径干涉仪对大口径光学元件的检测,然而在子孔径测试过程中,由于干涉仪上的参考面存在面形误差,将使获得的各子孔径的面形数据偏离真实值,所以在进行高精度面形测量时,获得参考面的面形误差并将其补偿掉是非常必要的。因此,提出了一种在拼接过程中用Zernike项对子孔径间重叠区域数据进行拟合的方法来求得参考面面形。首先在传统的目标函数上加入一系列Zernike项表征待求参考面,然后按照最小二乘法对函数进行求解得到各项系数,从而得到拟合的参考面。对平面和球面分别进行了子孔径拼接实验,拟合得到的参考面面形与QED拼接干涉仪计算得到的参考面面形的PV值偏差小于5nm,RMS值偏差小于0.2nm,拼接后的重叠区域不匹配误差值小于10nm。实验结果表明,在子孔径拼接过程中可以补偿参考面误差而得到更真实的拼接面形。     

一种新型激光干涉球径仪原理与分析

本文根据自参考剪切干涉技术，采用球面补偿自准直原理，提出了一种新型激光干涉球径义。详细介绍了该球径仪的测量原理，结构及误差分析，并给出了实验测试结果。     

大功率晶体三极管温度场的激光全息干涉测量

采用激光全息干涉测量技术测量了轴对称型大功率晶体三极管温度场的全息干涉图;利用MATLAB数字图像处理工具箱对干涉条纹做了判读,并分别运用Abel法和小波变换法重建温度场。测量结果表明,温度场的空间分辨率为0．051cm,误差小于4．8％。     

相移干涉计量中高精度相移器的研究

相移器是相移干涉计量中的关键技术,对测量精度有很大的影响,关系到相移技术的成败。介绍了一种闭环控制的高精度相移器,输出电压精度为０．１％,相移器重复误差小于３°,用该相移器的电子散斑干涉计量系统测量精度可达λ／１００。     

极紫外光刻物镜系统波像差检测技术研究

为了实现对极紫外光刻物镜系统波像差的超高精度检测,引入了双光纤相移点衍射干涉仪,对其检测方案进行了优化设计,在相移系统和光程差调节系统中引入了特伦结构,并且对光纤端面进行了抛光镀膜处理。将影响干涉仪检测精度及波面重复精度的误差源引入到干涉图中进行整体分析,得到干涉仪的检测精度及波面重复精度,为了验证双光纤相移点衍射干涉仪的切实可行性及理论分析结果的正确性,搭建了原理实验装置,对同一被检光学系统进行了512次测量,将其分成8组,最终8组测量的波面重复精度能够达到0.13 nm,优于λ/4000。