旋转非对称项面形误差绝对检测的仿真分析

为满足光学元件的高精度检测要求,绝对检测技术取代传统相对检测技术被越来越多的用于光学检测过程中。然而传统绝对检测法检测都有各自适用的范围且检测过程复杂对实验仪器的精度要求较高。在某些只需要获得旋转非对称面型误差的检测领域旋转平均法成为一种简单易行的绝对检测手段。旋转平均法适用于平面、球面与非球面旋转非对称面型检测。本文对旋转平均法的原理进行了介绍,利用光学设计软件对旋转平均法的检测过程进行仿真。利用仿真检测对待测面形的旋转非对称项误差及kNθ旋转对称项进行量化分析,仿真分析出的结果与理论结果较好的吻合。仿真分析的实验结果表明:利用旋转平移法可有效提高非旋转对称面形检测的精度,实验仿真模型可有效对实际检测过程进行仿真。

金属筛网在镓基液态金属校准激光干涉仪中引入的误差分析

以液态金属平面作为基准标定立式激光干涉仪时,由于液态金属的高反射率会导致光强无法匹配,难以得到对比度良好的干涉图。为解决这一问题,采取利用金属筛网的衰减光强方法。该方法利用金属筛网的衍射效应来衰减光强,使得光强匹配,并进一步分析金属筛网目数的选择以及如何抑制引入的误差。推导了零级衍射效率与筛网目数的关系,并在Zygo GPI4英寸干涉仪中进行实验验证,结果表明:筛网目数选择区间在120~200目,实验中选用150目筛网,得到质量良好干涉图。分析了金属筛网分布不均引入的波前误差,仿真过程中给出随机的筛丝间隔误差,得到其产生的波前误差为中高频网格状分布,采用低通滤波方法进行了抑制。采用波动性大的液态金属标定300mm口径的立式斐索干涉仪,所得波前分布与静态液面校正结果一致,PV值偏差为0.007λ,RMS值偏差为0.0036λ。另外采用粘度很小的水和0.65Cst硅油作为液面进行实验比对,三者波面分布基本一致。实验表明采取金属筛网可以有效解决液态金属高反射率的问题,筛网引入的误差可以利用低通滤波进行抑制。

基于单次旋转的旋转非对称面形误差绝对检测技术研究

绝对检测技术是剔除干涉仪系统误差进而提高面形检测精度的有效手段。基于单次旋转的绝对检测技术由被测球面绕光轴旋转前后的检测数据,采用基于最小二乘法的Zernike多项式拟合,剔除系统误差,获得被测面的旋转非对称面形误差。详细推导了理论计算公式,分析了单次旋转角度对算法检测精度的影响,并和多次旋转法作了对比,其残差均方根(RMS)值约为1.5nm。该方法只需一次旋转两次检测,在保证检测精度的同时简化了检测过程。

基于旋转平均补偿算法的旋转非对称面形绝对检测

旋转法是一种用于获得被测面旋转非对称面形的绝对检测技术。旋转平均补偿算法是在N次等间隔旋转的基础上增加一次不同角度的旋转测量,称为N+1次旋转法。通过附加的一次旋转测量,采用泽尼克多项式拟合求解旋转平均法的丢失面形。推导了理论计算公式,仿真分析了存在旋转角度和偏心误差时,补偿算法的有效性以及附加旋转角度对补偿面形计算精度的影响。验证实验的结果与仿真相符,表明在选择合适的附加角度之后,该算法可有效补偿丢失信息。与旋转平均法相比,只需增加一次旋转,就能得到更完整的面形,极大地提高了检测效率和精度,实验中补偿率达到61%,检测精度提高了约1倍。