西南科技大学 制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室, 四川 绵阳 621010
为了探究轴棱锥透镜面形偏差对无衍射光束传播特性的影响, 建立了三种相对理想锥镜母线的偏离模型, 即母线向内侧凹陷、外侧凸出、顶点呈双曲线分布的轴棱锥透镜.推导了各偏离锥镜的振幅透过率函数, 并基于菲涅耳衍射理论对平面波经三种母线偏离锥镜的出射光场及光强分布进行了理论分析与数值模拟.结果表明：锥镜母线内凹时, 光场强度变小, 焦深延长, 纵截面光场逐渐发散, 沿轴向传输时中心光斑直径逐渐变大; 锥镜母线外凸时, 光场强度激增, 焦深变短, 纵截面光场逐渐汇聚, 沿轴向传输时中心光斑直径逐渐变小; 锥镜顶点呈双曲线分布时, 光场振荡加剧, 场强和焦深几乎不变, 纵截面光场发散后逐渐恢复至均匀分布状.研究结果可为分析轴棱锥透镜锥面加工误差对无衍射光束传播特性的影响、进一步完善无衍射光束衍射场理论, 以及拓宽其工程应用范围等提供参考.
物理光学 无衍射光束 轴锥镜法 衍射理论 贝塞尔光束 加工误差 面形偏差 Physical optics Non-diffracting beam Axicon method Diffraction theory Bessel beams Machining error Surface deviation
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津微纳制造工程技术中心, 天津 300072
超精密加工过程存在的加工误差影响着器件的面形误差,进而影响光学性能。制造者往往从面形精度方面来评价加工精度,但是光学性能才是光学系统的最终评价指标,仅仅关注加工过程中加工误差对单个面的面形误差影响是不够的,加工误差对系统光学性能的影响需要进一步研究。基于多体系统理论和光线追迹理论建立了加工误差影响分析模型,探索了加工误差对面形误差和光学性能的影响,得出了系统主要的面形误差形式及其对系统调制传递函数(MTF)的影响关系,并根据系统对光学性能的要求得出了加工误差、面形误差和角度公差,从而找到了影响三反系统光学性能的重点加工误差,研究结果可为离轴三反系统加工误差的控制及光学质量可控制造的实现提供理论指导。
测量 制造公差 加工误差 光学性能 面形误差 离轴三反系统 调制传递函数
华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室, 福建 厦门 361021
理论推导了轴棱锥顶点离轴加工误差的透射率函数。在惠更斯-菲涅耳衍射积分理论和稳相近似法的基础上，推导出顶点离轴轴棱锥后的衍射光场表达式，分析了顶点离轴加工误差对贝塞尔光束的影响。对顶点离轴轴棱锥后衍射光场进行数值模拟，结果表明，当为理想加工轴棱锥时，轴棱锥后的光场分布为近似理想贝塞尔光束；当存在加工误差时，衍射光斑对半分离。相同距离处，分离程度随顶点离轴误差的增加而增加；相同的顶点离轴误差下，分离程度随传输距离的增加而增加。同时，还研究了这种元件的加工厚度对光斑分离程度的影响，结果表明，随着加工厚度的增加，光斑分离程度也会逐步增大。研究结果对轴棱锥加工、贝塞尔光束应用等具有一定的指导意义。
物理光学 轴棱锥 顶点离轴加工误差 衍射积分理论 透射率函数 贝塞尔光束 中国激光
2016, 43(12): 1205002
受各种误差因素以及周期性变化的切削力的影响,快速刀具伺服金刚石车削技术往往难以用一次车削获得满足光学性能要求的自由曲面。本文提出了一种利用线性差动传感器(LVDT)实现高精度接触式自由曲面在位测量的方法。该方法结合两自由度快速刀具伺服系统,实现了基于快速刀具伺服(FTS)的自由曲面车削加工的误差补偿。试验结果表明,该技术将自由曲面的加工精度提高了20%,表面粗糙度降低18.1%,解决了FTS系统与机床运动的同步问题,可补偿机床xyz三向运动误差,可用于自由曲面加工误差的修正。该方法还可用于不对称幅度较大的曲面或硬脆性材料的加工等,故促进了高精度光学自由曲面的推广应用。
光学自由曲面 快速刀具伺服 金刚石车削 加工误差 在位测量 误差补偿 optical freeform surface fast tool servo diamond turning machining error in-sit measurement error compensation
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
晶体拼接技术能够解决光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)过程中非线性晶体口径受限问题，从而有效地提高放大器的输出能力。晶体加工误差补偿是晶体拼接要解决的核心问题之一。对拼接晶体加工误差对光束质量的影响进行了分析，设计了拼接晶体加工误差补偿方案，设计并加工完成拼接晶体加工误差补偿能动反射镜。通过实验验证了拼接晶体加工误差补偿方案的可行性和稳定性，同时证明了该系统满足晶体拼接要求。
光学设计 光参量啁啾脉冲放大 拼接晶体 系统设计 加工误差补偿
