SPG-1型激光数字波面干涉仪干涉系统的设计、制造与装调

已经研制成功的SPG-1型激光数字波面干涉仪是激光技术、微机技术与干涉仪相结合而形成的一种新型光学面形的测试仪器。本文概述该仪器的设计指标及其依据,干涉系统的设计要求,设计结果,关键干涉元件的制造以及干涉系统的装调。仪器的最大口径为φ80mm,最高测量精度为λ/40,分辨率为λ/100,球面测量范围为500mm曲率半径以内.可以测量A级光学样板。干涉系统应有低的噪音、高的干涉条纹对比度及条纹亮度可调等要求。所采用的菲索型与泰曼型的干涉系统中,引入偏振元件而形成偏振干涉系统较好地满足了上述要求。仪器的自检误差优于0.04λ。为了使SPG-1型数字干涉仪及早产品化,提出了一个组合式的设计方案。     

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。     

使用红外干涉仪测量非球面面形

提出用红外干涉仪在长波工作(λ=10.6μm)的优点检测非球面面形。首先,通过移相算法,使用泰曼型红外干涉仪测量出非球面与标准拟合球面之间的波像差;然后,根据非球面的矢高方程计算出非球面与标准拟合球面之间波像差的理论值,通过比较这两个值,计算出非球面的面形偏差。实验结果表明,使用红外干涉仪测量的非球面与标准拟合球面之间的波像差为8.64μm(PV),与理论波像差(8.11μm)比较接近,测得非球面面形偏差为1.20μm(PV)。为了验证这一方法的准确性,使用计算全息图(CGH)作为补偿镜在可见光干涉仪上测量了同一块非球面,两者测量结果比较吻合。结果表明,此方法有比较强的通用性,可以用于非球面在加工过程中的测试。     

用全息透镜作分束器的莫尔全息球面干涉仪

本文提出一种用全息透镜作光束分束器,以莫尔条纹技术消除仪器综合误差的泰曼型全息球面干涉仪。     

JQG-1000型激光球面干涉仪鉴定会

激光球面干涉仪可对凹、凸光学球面曲率半径及光学球面、光学平面的面形局部误差作高精度非接触的测量。针对目前光学行业高精度光学样板的测试问题,沈阳仪器仪表工艺研究所、上海光学仪器厂和新添光学仪器厂协作,共同研制成功了JQG-1000型数字显示激光球面干涉仪。受国家仪器仪表总局委托,由沈阳仪器仪表工艺研究所主持,于1979年12月17日至19日在沈阳召开了对该仪器的鉴定会。参加会议的有长春光学精密机械研究所、上海光学精密机械研究所、辽宁省计量局等20个科研、生产和高等院校的20余名代表。会上沈阳仪器仪表工艺研究所和新添光学仪器厂分别介绍了该仪器的研制报告(包括综     

双频激光干涉仪的原理与应用（四）

双频激光干涉仪的原理与应用（四）机械部成都工具研究所（６１００５６）羡一民三、双频激光干涉仪的派生应用双频激光干涉仪在机床检定中的应用是双频激光干涉仪的基本功能，无需对仪器作任何改动即可实现。双频激光干涉仪同时又是一种高精度的长度传感器，可以直接安装...     

双频激光干涉仪的原理与应用（一）

双频激光干涉仪的原理与应用（一）机械部成都工具研究所（６１００５６）羡一民编者按双频激光干涉仪是在单频激光干涉仪的基础上发展的一种外差式干涉仪。被测信号载波在一个固定频差上、整个系统成为交流系统．大大提高了抗干扰能力，特别适合现场条件下使用。仪器与不...     

LDI-2激光数字波面干涉仪

<正> 富通光电工程公司新近开发出 LDI—2激光数字波面干涉仪。仪器采用独特的数字移相方法,可进行实时数字干涉测量。这种干涉仪可用于精确定量测量凹球面镜的面形误差和曲率半径。配备辅助光学件后,本仪器还可以测量凸球面、平面、非球面镜的面形误差以及光学系统的波像差等。仪器最大可测孔径达 F1.3,仪器不确定度λ/50(F4)、λ/5(F1.3)。     

用于天文非球面镜检测的计算全息数字波面干涉仪

本文介绍了南京天文仪器研制中心正在开发研究中的计算全息数字波面干涉仪,这种干涉仪将计算全息技术、补偿镜干涉技术和数字波面干涉技术有机地结合在一起,能够实现用于天文望远镜光学系统中各晨球面镜的自动、实时的高精度检测。     

用于光学表面检测的数字波面干涉仪

本文讨论了最近研制成功的用于光学表面检测的数字波面干涉仪。利用实时位相检测技术可以高精度重构出数字波面,叙述了仪器的光学系统,电子学接口和软件。该仪器可测定光学平面和球面的面形,精度分别达到λ/40和λ/20,由终端输出面形的数据。     

Shape measurements of mirror surfaces with a lateral-shearing interferometer during machine running

A common path lateral-shearing interferometer with a minimum number of optical components has been developed. Because the interferometer is little affected by mechanical vibrations and air turbulence, it can be mounted on an ultraprecision lathe and can be used to measure the shapes of workpieces. A plane parallel glass plate is used to shear the wavefront under test in the interferometer. To analyze the interference fringes obtained by the interferometer precisely, a fringe-scanning method using a slight tilt of the glass plate is used. Zone plates that are computer-generated holograms are used to measure spherical and aspherical surfaces with the interferometer. A spherical and a parabolic concave mirror were measured with the interferometer. The spherical mirror was also measured by a Fizeau interferometer to compare the error with that measured by the lateral-shearing interferometer. The experimental results agreed well with those measured by the lateral-shearing interferometer.     

大口径数字波面检测技术的研究

现代光学系统多采用大口径的光学元件来提高系统的测试精度。数字波面干涉仪是一种高精度光学元件检测设备,但目前传统的技术无法满足检测大口径光学元件的要求。在普通数字波面干涉仪的基础上,采用目标函数多孔径拼接技术,能很好地解决大口径光学元件检测问题,最终得到较完整的波前信息。     

Compact high-aperture interferometer with a diffractive reference wave for high-precision referenceless aberration measurements of optical elements and systems

We present the optical layout and actual design of a compact high-aperture referenceless point diffraction interferometer with a diffraction reference wave. The basic concept of this interferometer is based on a single-mode optical fibre with a subwave output aperture, which is used as a source of spherical reference waves. The interferometer is designed for high-precision measurements of the surface shape and aberrations of optical elements. It makes use of a diffraction reference wave and is developed for mass industrial applications. The proposed design does not require the involvement of special external conditions, and reduces the need for calibrated reference surfaces. We evaluate the performance of our interferometer for highprecision measurements and demonstrate its use by presenting results obtained from measuring the shapes of spherical references from various manufacturers and the aberration of a five lens objective.     

基于波面面形的滤波计算

为提高光学干涉测量的精度,研究了用来消除干涉条纹图噪声的滤波算法。讨论了不同波面和不同干涉仪噪声下不同滤波方法的滤波效果。考虑干涉仪噪声对条纹图的影响与检测中的不同波面情况,基于泽尼克多项式原理用matlab仿真法建立了离焦、像散、彗差、球差4种不同的干涉条纹图,计算了滤波后不同波面面形的PV值和GRMS值差别的大小。结果表明:同种噪声与滤波器情况下,在离焦、像散、彗差、球差4种面型中,滤波后球差波面的PV差值最大,高达0.11λ,与在乘性噪声下其它波面的最高PV值0.08λ相比,滤波效果较差;滤波后像散波面的PV差值最小,除乘性噪声中值滤波情况外,PV差值均在0.05λ以下,最低达0.01λ,滤波效果较好。此外,彗差波面滤波情况要略优于离焦波面。滤波器中,低通滤波稳定性高,PV差值局限于0.01λ~0.04λ,滤波效果相对好;而空域滤波后波面的PV差值最高达0.09λ,但噪声针对性更好。     

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.     

Precise form measurements of large optical parts using interferential shear methods

A technique for controlling the surface errors of large optical elements by shearing interferometry is described. The theory of the shearing interferogram which relates its coordinates to the tuning parameters of the interferometer and the type of surface under test is given. The possibilities of the technique are demonstrated by the experimental results obtained with spherical and aspherical surfaces of 6m diameter elements     

一种大数值孔径小非球面检测用补偿器设计

利用补偿器的补偿法是检测高精度非球面的一种非常重要的方法,它可以利用已广泛实用的Zygo等高精度的数字干涉仪,用补偿法的关键是补偿器的设计.本文介绍了补偿法检测非球面的原理,针对要检测一种大数值孔径小非球面模芯,设计了一种由4片薄球面透镜组成的补偿器,该补偿器由前后两部分组成,前面两片组成一个数值孔径很小的系统,主要用于产生适量的球差,后组两片组成一个数值孔径较大的系统,并与前面的一起满足被测非球面检测的需要.文中对制造、检测及装调等主要误差源引起误差进行了全面分析.用这种补偿器检测相应的非球面,检测精度可达0.05λ,可满足光盘物镜非球面模芯的检测需要.     

大型光学设备检测中大口径平行光管波像差的消除

使用大口径平行光管检测大型光学设备或元件时,平行光管的自身误差会影响检测结果,故本文提出了一种消除光学检测结果中平行光管引入误差的新方法。该方法使用干涉仪获取平行光管和光学检测系统的出射波前信息并以37项Standard Zernike Phase多项式进行拟合;通过两组系数相减分离平行光管引入误差,再配合ZEMAX中建立的等效被检光学系统的仿真模型模拟真实系统的出射光锥,最终获得被检光学系统真实的出射波前信息。利用ZEMAX中的光学系统模型验证了该方法在大口径光学检测工作中的可行性;使用焦距为1 597mm,口径为150mm的小型平行光管、焦距为50mm的光学镜头进行了实验。实验结果表明:使用该方法获得的被检光学系统出射波前与真实波前的PV值误差小于0.005λ,RMS值误差小于0.001λ,可以满足实验室中对被检光学系统成像质量参数检测的精度要求。     

一种球面在线检测系统及其结构设计

光学镜片需求量日趋增长,镜片的在线检测有助于提高产品生产率。结合球面镜片的生产特点,基于泰曼—格林干涉原理设计了一种球面在线检测系统,同时对其机构进行了设计。该系统组成简单、安装简易,可适用于凹、凸球面的检验。用普通的光学样板代替标准镜头产生参考波前,价格相对低廉;同时根据光学样板的外形特点设计了调节机构,调节方便。通过样机调试,获得干涉图样清晰、稳定,可以满足后续的图像处理要求。