大口径高次、离轴非球面干涉测量中投影畸变的标定方法

提出了运用干涉仪的Fiducial功能确定干涉仪CCD的测量坐标系与非球面镜面坐标系的对应关系,然后对两者关系进行正交化拟合,从而标定出非球面干涉检验中的投影畸变,并用于某高次、离轴非球面进行干涉检验中的投影畸变标定,拟合精度为1.964 53μm.根据标定结果对干涉测量面形图重构,进行了数控抛光实验,最终面形精度达到均方根值λ/20(λ=0.632 8 μm),证明拟合精度完全满足数控抛光的要求.     

通过傅里叶变换测量多表面面形

为了更简便、准确地测量透明平行板,提出了一种基于区域生长算法与傅里叶变换的单幅三表面干涉条纹相位恢复方法。通过傅里叶变化将三表面干涉条纹图由空域变化到频谱域。不同表面的干涉条纹在频谱域中对应的位置不同,通过改变区域生长算法中的参数,提取出合适的区域,最终得到面形。该方法可以由单幅三表面干涉条纹图同时得到透明平行板前后两个表面的面形。分析了由算法求得的表面面形的误差,通过叠加分离的双表面干涉图与原三条纹图进行比较,得到相应的误差分布图,通过误差分布图可以改善算法的精度。将得到的面形与Zygo干涉仪得到的面形进行对比,发现该方法测量精度较高,其相位提取误差PV值小于0.12λ,RMS值小于0.065λ;重复性得到验证,其重复率可靠度优于λ/100。测量到的面形与物体真实面形接近,测量方法更加简便。     

刀口干涉仪

一种使用刀口检验和干涉检验技术的刀口干涉仪被研制成功。其干涉仪采用了径向剪切系统,因此大尺寸光学元件容易被检测。实验结果表明因这台仪器检验大尺寸光学元件面形的精度达λ/20.     

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.     

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)。     

被测件随机移相干涉面形测量方法

针对光学元件的面形测量,提出了一种被测件随机移相干涉面形测量法,用于降低移相干涉仪的成本,避免移相器老化产生的移相误差对面形检测精度的影响。该方法利用微位移驱动器驱动被测件在摩擦气浮复合导轨上移动进行随机移相并用相机采集若干幅干涉图;然后利用最小二乘迭代算法处理干涉图数据进而迭代出被测表面相位分布;最后进行一系列数据处理求解出被测件的面形结果。为了验证该方法的可行性,在实验室搭建了改进的斐索移相干涉系统,并选用一个凹面镜和一个平面镜作为被测件在搭建的系统上进行了实验测试,同时与同台仪器上的传统移相方法得到的测量结果进行了比对。结果表明:在激光光源波长λ为632.8nm的情况下,凹球面镜面形PV值和RMS值与传统移相方式测量结果相差0.001λ,和0.002λ;平面镜面形PV值和RMS值与传统移相方式的测量结果相差0.002λ和0.003λ,面形数据基本一致。该方法避免了移相器老化引入移相误差,降低了仪器成本,测量精度高。     

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。     

球面绝对检测及误差控制

高精度检测技术是促进光学加工技术发展的必备条件.ZYGO干涉仪检测光学表面面形代表着国际先进水平,常规检测精度取决于仪器配备的标准镜头(通常标准镜头精度为λ/10,最高精度可达λ/20),λ/20测量精度不能满足更高精度面形检测的需求.本文探讨了表面绝对检测技术及误差控制,通过用ZYGO干涉仪及两种精度等级的参考镜头对f/1.07的球面镜进行常规GPI干涉和双球面实时绝对检测比对,证明了表面绝对检测的有效性.实验及分析表明在超净实验室、高精度防振平台、高精密可旋转5维调整架及精密导轨的测量条件下,采用表面绝对测量技术,严格控制基准定位和共焦位置旋转角度定位,多次重复测量,λ/10标准镜头同样能够达到λ/30 PV的高精度检测目的.     

微机形成的非球面干涉图

介绍一种新的非球面检测方法。用微机技术，对偏离球面很小的非球面作模拟非球面的干涉，获得理想的非球面干涉图。用模拟的理想干涉图作“样板”，使高次非球面的面形在激光球面干涉仪上进行精确测量成为可能。提供了四种类型小非球面度的高次或二次非球面干涉图。给出了几个在CQG一1型激光球面干涉仪上作出的测量结果。其测量精度约为0．5λ。     

光学面形绝对检测的数字干涉新方法

本文提出一种光学面形绝对实时检测与控制的新方法。从干涉图中可将干涉仪的系统误差与参考面误差分离出来,从而高精度地、实时地获得被检面的绝对数据。这对光学加工,实时检测以及提高光学系统质量具有理论和实际意义。本文给出实测结果,其测量精度可达到λ/50∽λ/100。     

混频对全视场外差动态干涉仪测量精度的影响

全视场外差动态干涉仪在面形测量方面具有测量精度高、抗干扰能力强等优点,适合用于长焦距面形的动态干涉测量以及大口径光学元件的测量。但是干涉仪系统内部光学元件性能不理想以及元件装配存在误差等,会在干涉光路中引入频率混叠,影响干涉仪的测量精度。为了分析混频对全视场外差动态干涉仪测量精度的影响,从混频产生的原因出发,建立了由混频引入的测量误差的理论模型,分析了混频程度对测量精度的影响,分析结果表明,测量误差与混频程度呈非线性正相关,混频会造成测量面形结果上叠加一个和干涉条纹相同频率的周期性误差。搭建了全视场外差动态干涉测量实验系统,验证了不同混频程度对面形测量精度的影响,当混频程度为0.029时,面形测量误差为0.053λ;当混频程度为0.120时,面形测量误差为0.110λ,与仿真分析结果吻合。本文的研究对研制高精度全视场外差动态干涉仪具有实际意义。     

串联式法布里—珀罗和斐索干涉仪检测λ/500平面度的初步实验结果

利用多光束干涉有可能测量到光学平面的微小平面度偏差。本文叙述了一种利用法布里—珀罗干涉仪和楔形干涉仪相串联使之产生白光多波长干涉条纹细分的方法。它使普通斐索干涉条纹间隔对应的λ/2光程差作N倍细分,而使条纹间隔对应的程差变为λ/2N,从而极大地提高了测量灵敏度。实际测试表明,利用本方法能容易地判别出小于λ/500的平面度偏差,或许这在国内是一个比较好的测量结果。     

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。     

实时数字干涉技术

随着电子技术和计算机技术进入干涉测试领域,出现了用于光学零件面形检验、测量精度达到λ/100的实时数字干涉仪,它标志着光学测试技术发展的新水平,代表了光学检测仪器的一个发展方向。我国在研制实时数字干涉仪方面正处在起步阶段。本文综述实时数字干涉技术的背景概貌,介绍几种采用不同位相调制方法实现直接位相测量的技术:外差干涉技术、锁相干涉技术和条纹扫描技术。     

斜入射干涉检测大口径碳化硅平面反射镜

采用自行研制的口径为600 mm的近红外相移平面干涉仪在斜入射条件下对大口径碳化硅(SiC)平面反射镜进行了绝对测量.首先,在一个标准的斐索干涉测试结构中测出空腔波面数据;然后,将被测平面置于干涉光路中,使被测件光轴与干涉仪光轴成α角,测得第二组波面数据.对两组波面数据处理后得到SiC平面反射镜中心垂线方向的绝对面形分...     

利用配有激光干涉仪的大工显检测配对楔形板

一、引言迈克耳逊型白光干涉仪的分光镜和补偿镜是面形精度、厚度尺寸、对应角度要求极高的配对楔形板。通常,楔形板各面的平面性偏差不低于λ/20;两板的对应厚度为0.01毫米;两板的楔形角为10＇时,其对应角差不大于1〃。由于干涉光束多次通过两板的玻璃层,因此,影响补偿镜性能的因素,除板的厚度尺寸和面形偏差,还有玻璃的折射率。所以,要获得优质的补偿板,必须对楔形板的对应角进行干涉检测。一般用激光平面干涉仪可以检测小于5＇以下的小角度,在检测5＇以上的小角度,     

半导体双波长透射式红外干涉仪的研制及应用

采用635nm波长半导体可见光激光和10.5μm波长半导体红外激光作为干涉光源,设计了635nm和10.5μm双波段共光路透射式红外干涉仪,实现了可见光波段干涉测试与红外光波段干涉测试共光路,且双光路共用可见光对准。双波段共用机械式相移系统,并采用635nm测试光分段驻点标定10.5μm测试时相移器的长行程误差。研制的双波长红外干涉仪系统的红外测试精度达到PV优于0.05λ,RMS优于0.02λ,系统重复性RMS优于0.001λ。采用该干涉仪测试口径为400mm×400mm,离轴量为800mm的离轴非球面,得到边缘最大偏差值为21.9μm,能够实现大口径离轴非球面从粗磨到精磨高精度加工面形的全过程干涉测试。     

数字莫尔移相干涉仪误差多点标定与修正研究

干涉测量在现有的光学元件面形检测方法中具有测量精度高的优势,应用相对广泛。但干涉仪元件的加工和装调误差会降低面形检测精度。提出一种利用夏克哈特曼波前传感器对实际干涉仪系统进行多点标定的方法,利用波前标定数据在光学设计软件ZEMAX中实现对虚拟干涉仪系统的修正,结合数字莫尔移相算法,消除实际干涉仪加工和装调误差的影响。选取平面镜和可变形镜作为待测镜分别进行面形测量实验,结果表明,标定和修正后的数字莫尔移相干涉仪系统检测精度提高,与Zygo干涉仪的检测结果相比,面形趋势保持一致且峰谷值(PV)值误差相差在0.07λ(λ=532 nm)以内。     

一种Al_2O_3陶瓷导轨的超精密加工方法

提出了700mm长Al_2O_3陶瓷导轨超精密加工的工艺流程;依次介绍了磨削、研磨使用的工艺方法和检测方法,并详细介绍了采用自行研发的超精密导轨研磨抛光机对导轨抛光的工艺方法、工艺参数和检测方法。采用Zygo平面干涉仪检测导轨面形,通过子孔径拼接技术,得到导轨面700mm×260mm表面面形误差最大峰谷值为0.78λt(λ=632.8nm),面形误差均方根值为0.1λ。     

泰曼-格林型静态便携式干涉仪的设计

基于经典泰曼一格林干涉理论提出了一种改进的干涉仪光路设计方案.与经典干涉理论对比,该方案具有共光路、结构紧凑、对环境因素不敏感、系统使用效率高等特点.通过对光学系统及标准平面的优化设计,其理论精度极值档(PV)<1/12λ(λ=632.8 nm).对具体的光学系统、微调机构组件进行了三维设计,对干涉仪进行了实际装配调整,并与Moiler像移式干涉仪做了比对测试实验,结果表明,该小型干涉仪的实际测量精度PV值<1/10λ.