南京理工大学 电子工程与光电技术学院，南京 210094
结合奇偶函数理论，提出了一种基于两平晶三面干涉测量平晶折射率均匀性的方法。该方法通过两块平晶3个表面之间的组合测量，对折射率均匀性引入的误差进行分部求解，生成4个随机波面作为初始3个表面面形和折射率均匀性误差，对其中的均匀性误差复原，结果与初始值仅相差0.6×10-6，残差与平晶表面面形的低频信息无关，仅取决于折射率均匀性本身的旋转不变项。在100 mm口径Zygo干涉仪上完成了两平晶折射率均匀性检测实验。同时通过三平晶透射法对同一块平晶的折射率均匀性进行检测，将两种方法的测量结果进行对比。结果表明两平晶方法获得的折射率均匀性结果与透射法获得的折射率均匀性波面形状相同，指标结果仅相差0.2×10-6，波面偏差峰谷值相差3 nm。分析了影响评估精度的误差项，旋转角度误差与对准误差的影响在实验精度条件下，均方根偏差均小于1 nm。实验结果表明所提出的两平晶三面互检方法能够有效地对平晶的折射率均匀性进行测量。
物理光学 光干涉测量 奇偶函数法 光学均匀性 绝对检测 Physical optics Optic interferometry Odd and even function Optical uniformity Absolute test
1 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100049
本文提出了一种改进六步翻转法，同时实现平行平板均匀性以及绝对面形的测量，结合相应的稀疏迭代算法，进一步实现高精度的均匀性和绝对面形误差的重构。通过相应的理论分析和实验验证工作，进一步证明了该方法的有效性和达到亚纳米级检测精度的能力。利用本文所提出的方法与传统绝对平面检测方法以及材料均匀性测量方法进行交叉对比，其中绝对平面测量结果之间差异优于1.7 nm RMS，均匀性测量精度差异不超过2.3 nm RMS。实验结果表明了两者具有高度一致性，同时具有较好的重复性，验证了文章提出的方法的准确性。并且根据不确定度分析表明，该方法与传统的透射法相比提高了测量精度。
光学检测 干涉计量 绝对检测 不确定度评估 optical testing interferometry absolute test uncertainty evaluation
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 南京理工大学先进发射协同创新中心, 江苏 南京 210094
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。
测量 光干涉测试 绝对检验 三球面法 奇偶函数法 误差分析 中国激光
2019, 46(11): 1104001
1 西安工业大学 光电工程学院, 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 西安710021
2 中国兵器科学院宁波分院, 浙江 宁波310022
针对立式大口径平面干涉仪, 采用结合Zernike多项式的三平面互检面形检测方法, 研究参考平面在装夹情况下的自重变形对绝对面形检测结果的影响.运用ANSYS有限元分析方法研究了不同参数下的装夹和自重变形情况, 得到了最优的装夹参数为环带宽度15 mm、平面厚度90 mm, 此时的变形量峰谷值为0.023λ(λ=632.8 nm).通过参考平面装夹自重变形对测量结果影响的模拟检测试验和对比分析, 发现参考平面装夹自重变形不仅影响其自身的面形, 而且对未变形大口径平面的绝对面形检测结果也有较大影响, 面形残差峰谷值基本都在0.011λ, 尤其在高精度干涉测量中该影响不可忽略.研究结果可为高精度测量的变形补偿提供参考.
光学检测 绝对检测 有限元分析法 装夹自重变形 三平面互检 Optical testing Absolute test Finite element method Clamping and gravity deformation Threeflat test
1 西安工业大学 a理学院
2 b计算机科学与工程学院
3 西安工业大学 c光电工程学院，西安 710021
基于Zernike多项式拟合三平面互检法，在理论上对光轴偏离、旋转角度以及有效面积对不同面型精度平面的测量误差进行了分析，并分别进行了实验验证.研究结果表明，旋转角度误差和有效面积对测量影响不敏感，可适当降低标定旋转角度成本；而光轴偏离对测量精度影响明显，在高精度面型绝对检测中应对其进行严格校准.
光学检测 绝对检测 干涉法 Zernike多项式 测量误差 计算仿真 Optical testing Absolute test Interferotry Zernike polynomials Measurement error Computer simulation
1 苏州科技大学, 江苏 苏州 215009
2 苏州慧利仪器有限责任公司企业研究生工作站, 江苏 苏州 215123
3 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
4 上海理工大学, 上海 200093
5 苏州维纳仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
针对平面干涉检测技术的检测精度受限于参考面面形精度的问题, 提出使用基于奇偶函数的高精度绝对检测方法消除干涉系统中参考面面形误差的影响。对旋转角度误差与旋转偏心误差对绝对检测方法测量精度的影响进行了仿真分析。利用商用菲索干涉仪, 设计和分析了绝对检测精度实验及重复性实验。仿真结果显示: 旋转角度误差在达到0.13°时, 测量误差PV值为0.000 1λ; 旋转偏心误差达到3 pixel时, 测量误差PV值为0.005λ。实验结果显示: 测得实际样品的绝对检测精度PV10值为0.041 5 λ, RMS值为0.008 7 λ, 小于常规干涉检测所得结果; 对同一平面两次独立的绝对检测结果进行点对点作差处理, 从而获得残差图, 其残差图PV10值为0.004 λRMS值为0.000 5 λ。实验结果表明了该方法的高重复性和有效性。
光学干涉测量 绝对检测 奇偶函数 面形精度 optical interferometry absolute test even or odd functions surface accuracy
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
干涉仪参考镜面形离焦误差难以精确标定，是导致拼接累积效应、制约平面子孔径拼接系统检测精度的主要因素。推导了参考镜离焦与拼接累积误差、拼接次数间的定量表达式，基于该表达式在拼接过程中标定并去除参考镜离焦误差，降低拼接累积误差。对450 mm×60 mm 的平面镜进行了8个子孔径的拼接检测，与大口径干涉仪检测结果比对，去除参考面离焦误差前后拼接测量误差峰谷(PV)值从λ/10减小至λ/30，有效提高了拼接测量精度。结合绝对检验技术标定参考镜高阶面形误差，验证了离焦是引起拼接误差累积的主要因素，消除参考镜高阶面形误差并不能显著提高拼接检测精度。
测量 子孔径拼接干涉测量 误差累积 离焦 绝对检验
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室超精密工程研究中心,长春 130033
为了实现高精度平面面形绝对检测,对传统的立式三平板绝对检测方法进行了重力变形补偿.通过有限元软件仿真了平板在水平放置于工装上的重力变形,并将其加入到平面绝对标定的计算中.把平面标定分成旋转对称项和旋转非对称项分别标定后进行综合,并与旋转平移绝对检测方法的测量结果进行了对比,去除离焦项对比结果均方根小于1nm.为了进一步验证离焦项的标定,对一平板在不同口径环形支撑下的形变量进行了检测和仿真,对比结果的峰谷值小于9nm,达到较高的离焦项测量精度.实验结果验证了基于重力变形补偿的立式三平板绝对检测方法能够实现立式下平面的高精度绝对检测.
光学检测 绝对检测 干涉术 重力变形 有限元方法 计算仿真 Optical testing Absolute test Interferoetry Gravity deformation Finite element method Computer simulation 光子学报
2015, 44(11): 1112003
