《光學自由曲面共軛差分虛擬干涉測試技術基礎研究》是依託南京理工大學，由馬駿擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：光學自由曲面共軛差分虛擬干涉測試技術基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馬駿
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於面形不規則性而造成的光學自由曲面檢測難題是制約其套用的關鍵問題之一。虛擬干涉術可以利用三次波前感測器錯位測試結果進行數值運算，獲取波面微分數據，再利用波面復原技術實現對待測件面形數據的重建。但是該技術是建立在反射光小發散度的基礎上，並且錯位測試必須在準直光路中進行，因此無法將該技術直接利用於對光波有發散作用的光學自由曲面的檢驗中。本項目對虛擬干涉術進行改進，提出共軛差分虛擬干涉法，融入波面控制及共軛差分技術，在控制波面發散度的同時，採用圍繞中心的對稱共軛錯位測試法，實現光學自由曲面檢驗目的。項目研究內容包括：(1)共軛差分虛擬干涉測試法的設計及最佳化；(2)利用空間光調製器實現反射光波的收斂；(3)利用波面差分數據復原獲得合成相位；(4)合成相位分項標定提取待測面形。通過不同類型光學自由曲面的測試研究，進一步最佳化共軛差分虛擬干涉測試方法，為解決光學自由曲面檢驗問題提供技術基礎。
結題摘要
隨著現代光學技術的發展，面形複雜具有獨特光學性能的光學自由曲面得到了越來越多的關注，但由於面形不規則性而造成的光學自由曲面檢測難題是制約其套用的關鍵問題之一。基於共軛雙邊測量的共軛差分干涉法可以通過共軛雙邊位置測量得到待測面的雙邊微分波面數據，並通過對微分波面的復原得到待測面的絕對面形。相比於差分法，共軛差分法省略了初始位置的測量，兩正交方向測試過程相互獨立、互不影響，簡化了操作；同時，雙邊共軛差分提高了微分逼近的精度。本項目以光學自由曲面為測試對象，研究共軛差分干涉技術，實現光學自由曲面的絕對測量。圍繞這一研究目標，主要研究內容包括： 研究共軛差分虛擬干涉法數理模型，設計並最佳化相關算法；研究基於空間光調製器的計算全息技術；研究基於共軛差分干涉的平面絕對技術；研究基於j計算全息的光學自由曲面零位檢測技術；研究基於共軛差分虛擬干涉的柱面絕對檢驗技術。針對以上研究內容，研究出共軛差分虛擬干涉法的測試方法以及相關算法，並在仿真模型中引入各類實際測試過程中可能存在的幾類誤差源，獲得其對測試結果的影響：研製了針對離軸非球面、柱面等自由曲面元件補償檢測用的計算全息元件，可以產生虛擬干涉波前；套用共軛差分法對一平面光學元件進行測量，得到該平面的絕對面形分布，並將其與傳統的絕對測量方法三平面法的結果進行比對，兩者結果相差0.2nm(RMS)；套用空間光調製器作為生成了計算全息相點陣圖，產生特定相位波前；採用計算全息元件作為虛擬波面發生裝置，套用共軛差分干涉法對一柱面光學元件進行測量，得到該柱面元件的絕對面形分布，並將其與輪廓儀的測試結果進行比對，RMS差值約9nm，優於1/70λ。本項目提出了新的光學自由曲面的絕對測量方法及裝置，在實際測試中也表現出了極高的精度，促進了光學自由曲面在現代光學領域的進一步套用。
