计算全息图检测大口径凹非球面系统的研究

根据圆形计算全息图的衍射特性,将曲面圆形计算全息图与补偿镜相结合,应用于凹非球面折射式零检测光学系统中。与传统的折射式零检测光学系统相比,该系统不仅可以简化光学系统的装调过程,还可以降低计算全息图与补偿镜的制作精度,减少制作成本。阐述了利用曲面计算全息图衍射特性的折射式零检测光学系统检测凹非球面的基本原理,给出了具体的设计实例。对于口径为950 mm的抛物面,检测结果P-V值为0.024λ。     

CGH在大口径凸非球面检测中的应用

为了解决当大口径的凸非球面使用特殊材料（如采用碳化硅）时,无法使用传统的检测方法——背部检验的矛盾,研究了使用计算全息法（CGH）来检测大口径凸非球面的原理和方法,并对如何提高计算全息效率进行了分析计算．     

利用曲面计算全息图进行凸面非球面检测

基于曲面计算全息方法，设计了检测大口径凸面非球面的干涉仪，其精度可优于λ/30(P-V值)。研究了利用激光直写设备在曲面基底上制作全息图的方法，由于全息图的线宽变化较大，采用刻线的两边精确写入、中间螺旋线写入快速填充的策略，有效提高了写入精度和效率。在口径110mm、曲率半径500mm的曲面基底上，制作出了全息元件。利用自制的干涉装置，对用金刚石车床车削成的、口径100mm的凸面非球面进行了检测，非球面的精度为0．8λ(PV值)，检测结果与车床的精度吻合很好。     

子孔径拼接和计算全息混合补偿检测大口径凸非球面(特邀)

为了实现大口径凸非球面的高精度检测,提出了将子孔径拼接检测法和计算全息补偿检测法相结合的检测方法。由于其中心的非球面度较小,采用球面波直接检测;而外圈的非球面度较大,采用子孔径拼接和计算全息混合补偿的方法进行测量,再通过拼接算法将中心检测数据和外圈检测数据进行拼接从而得到全口径面形。结合实例对一块口径为540 mm的大口径凸非球面进行测量,并将检测结果与Luphoscan 检测结果进行对比,两种方法检测面形残差的RMS值为0.019λ,自检验子孔径与拼接结果点对点相减后的RMS值为0.017λ。结果表明该方法能够实现大口径凸非球面的高精度检测。     

用于非球面测试的位相型计算全息图制作

本文对计算全息图元件的设计和制作成算法和软件,研究了采用高速电子束直写系统制作大面积、非周期性复杂光刻图形技术,在此工作的基础上,采用湿法腐蚀铬、感应耦合等离子体刻蚀石英玻璃两步图形转移的方案,制作出了图形区直径为64 mm、最外环线条宽度为2.0μm、刻蚀深度为690 nm的位相型计算全息图元件,并对加工结果进行了测量.结果表明,本方案所制作的计算全息图元件具有良好的加工质量,符合应用的需求.     

大口径离轴碳化硅非球面反射镜加工与检测技术研究

分析了碳化硅作为空间反射镜材料的各种优点,研究了加工和检测离轴碳化硅非球面反射镜的各项关键技术。利用自行开发的非球面加工中心FSGJ-2对离轴碳化硅非球面进行了研磨、抛光和轮廓测量,分析了计算全息补偿检测离轴非球面的基本原理,并专门设计研制了计算全息衍射检测装置,对大口径离轴非球面反射镜进行了零位补偿干涉测量。结合工程实例对一口径为468mm×296mm的离轴碳化硅非球面进行了超精加工与检测,最终面形误差峰谷(PV)值为0.148λ,均方根(RMS)值为0.017λ(λ=632.8nm),达到了良好的效果。     

大口径凸非球面面形检测方法研究

提出了在非球面检验中以反射镜补偿法线像差的方法,用于大口径凸非球面透镜的检测,克服了在检测大口径非球面透镜时一般需要采用多片透镜补偿的困难,降低了设计难度和装调难度,节约了加工成本。设计并研制了大口径凸非球面透镜检测系统,对误差来源进行了分析并给出消除方法。对直径Φ270mm的凸非球面透镜进行检测,测得的非球面面形误差峰谷(PV)值与均方根(RMS)值分别为0.585λ和0.083λ。该方法为大口径非球面透镜检测提供了技术参考,能够适用于大口径透镜粗抛光阶段中的面形检测。     

小口径深度凸非球面的高精度面形检测

凸非球面反射镜在反射式光学系统中的应用非常广泛,但其面形高精度检测一直是光学制造领域的难题。为了实现小口径、深度凸非球面的面形高精度检测,提出了一种基于计算全息图（Computer Generated Hologram,CGH）的零位干涉检测技术。首先,详细阐述了该技术的检测原理和方法,给出了计算全息中补偿测试全息和对准标记全息设计过程中的技术要点;然后结合工程应用,针对口径15 mm、顶点曲率半径11.721 mm、非球面度达到72 μm的深度凸非球面,设计并制造了相应的CGH补偿元件,完成了相应零位干涉检测系统的搭建和检测实验;最后,与Luphoscan的检测结果交叉对比,验证了该检测方法的准确性。该技术为小口径凸非球面的高精度检测提供了一种有效的方法,具有显著的工程应用价值。     

提高计算全息检测非球面精度的研究

简单分析了计算全息位相探测干涉法的原理特点，为进一步提高精度提出并论述了一种计算全息（ＣＧＨ）高精度检测非球面的绝对测量方法．可使其测量精度提高到λ／５０。     

小口径非球面检测的方法

在分析各种传统检测方法的基础上,研究了小口径非球面的检测方法,给出了设计实例,实现了非球面曲面的光学检测,满足了非球面曲面在工程中的应用。     

Power spectral density measurement for large aspheric surfaces

To ensure the safe and normal operation of the whole optical system, it is important to test and evaluate the quality of optical components. The article explores the advantages and disadvantages of general parameters used in aspheric surface testing, the composition of the system,the principle of operation and the design of related power spectral density (PSD) software used in testing large aspheric surfaces with Shack-Hartmann and phase shifting interferometer. The results indicate that PSD can give the spatial frequency distribution of the wavefront aberration when large aperture phase shifting interferometer is used as an instrument to test the wavefront, and this can also be applied as an evaluation standard in testing the quality of optical components. In addition, this paper describes the test results of optical components in the size of 64 mm× 64 mm.     

凸二次非球面反射镜的自准法检验

在反射光学系统中大多采用凸非球面,但凸非球面的加工和检验一直是比较困难的问题。利用透射凸二次非球面具有自消像差的能力,从三级像差理论出发,提出了凸二次非球面的透射式自准检验和反射式自准检验两种方案,解决了采用Hindle球检验口径过大的问题。以某型号φ600R-C系统的凸次镜为例,分析了加工过程中的检验精度,并和Hindle球检验方法进行比较。结果表明,凸非球面的自准检验是一种切实可行的高精度检验方法。     

利用三坐标测量仪拼接检测大口径非球面面形

为了利用三坐标测量仪实现对大口径非球面面形的检测,提出了大口径非球面面形三坐标拼接测试方法。对该方法的基本原理与具体的实现流程进行了分析和研究,并基于初级像差理论和最小二乘拟合建立了三坐标拼接检验大口径非球面综合优化数学模型。结合实例,对一口径为1 200 mm434 mm的长条形SiC离轴非球面反射镜进行了两个子孔径的三坐标拼接检测,并将拼接测试结果与非球面全口径轮廓检测结果进行了比对,其PV值和RMS值的偏差分别仅为0.073 m和0.042 m;两种方法面形残差的PV值和RMS值分别为0.325 m和0.055 m。     

计算全息检测非球面的模拟计算研究

非球面与球面相比具有更好的光学性质,应用越来越广泛,但一直受到光学加工和检测技术的限制.用计算全息的方法对非球面进行干涉检测,是目前最成功和最重要的检测方法之一,但在实际应用中,由于待测光和参考光通过计算全息(CGH)后各自均有多级衍射光,其传播方向和干涉情况又受参考光照射方向及衍射距离的影响,导致在实验中不容易判别光路调节是否正确,以及哪一组干涉图样是我们真正需要的.针对这个问题,我们对计算全息检测非球面整个过程中的衍射、干涉进行了模拟计算,通过改变参数,得到了一些有益的结果,通过它们能对实验进行预判和指导,从而避免盲目性和误判.     

凸非球面无光焦度双透镜Hindle检验研究

为实现小口径Hindle透镜对大口径凸非球面的高精度检测,提出了一种新的凸非球面无光焦度双透镜Hindle检验方法,通过加入无光焦度校正透镜有效解决了传统Hindle检验的不足.对口径180mm、半径380mm、偏心率2.8的凸非球面进行了设计分析,分别给出了不同光焦度分配及不同无光焦度双透镜间距时系统的残余波像差曲线图,得出较优的系统残余波像差为0.0006λ,验证了该方法的可行性.     

计算机全息术在非球面检验中的应用

本文根据Lohmann关于计算机全息术的一般理论阐明了干涉条纹型计算机全息图的原理;对Sirohi等人的计算方法进行了改进,提高了计算精度,而计算时间略有缩短;还制成了一个用于检验抛物面镜(f=1021毫米、2r_o=214毫米)的计算机全息图,再现波面的精度(方均根误差)达到1/20波长,并且已将此计算机全息图用于抛物面镜的检验,显示出了被验元件的面形缺陷.     

大口径非球面的超精密回转扫描测量技术研究

分析了基于衍射准直技术的f-θ透镜系统特性,进而提出一种大口径非球面轮廓测量方法。以二维相位板生成的衍射准直光束为测量基准光束,并以衍射光斑的暗线为位移基准,通过将超精密直线运动和超精密回转运动有机合成,实现了对大口径近平面非球面三维轮廓的回转扫描测量。研制出了实验样机,可测量的大口径非球面直径达500 mm,单点稳定性优于1μrad/200 s,与AK100Fizeau干涉仪的比对测量结果为PV值=0.1λ和RMS值=0.05λ,验证了本文提出的方案能够胜任大口径近平面非球面的三维轮廓检测,为将顺序扫描法拓展至大口径范围深度非球面轮廓测量提供了坚实的理论基础。     

光缆自动化监测系统

介绍了远程光纤监测系统（RFTS）的结构,测试方法及其与电信管理网（TMN）的结合情况,并列举出一些典型的RFTS系统以阐明其应用和发展趋势,同时,还讨论了影响光时域反射仪（OTDR）测试精度的要素和消除测试误差通常采用的对策。