大口径光学平面的子孔径拼接检验研究

研究了检测大口径光学平面的子孔径拼接法。通过采用最小二乘法对相邻两个子孔径重叠区域的数据进行分析,获得了子孔径之间的拼接参量,得到了被检验镜面的整体面形信息。编制了拼接检验的计算程序,并完成了原理性实验。采用一台口径为100mm的移相干涉仪检测了两个样品,给出了拼接检测与全口径检测的对比结果。样品的口径分别为100mm和91mm。对比检测结果表明,拼接检测与直接检测两种方法的RMS之差小于5nm。

子孔径拼接法检验大口径光学镜面精度分析

介绍子孔径拼接检测大口径光学镜面的原理,即用小口径的平面干涉仪检验大口径平面的一部分,通过改变2者相对位置获得覆盖到整个被检验镜面的子孔径检测数据。提出利用最小二乘法对相邻2个子孔径重叠部分的检测数据进行计算来确定实际所有子孔径之间的位置关系,进而得到拼接而成的整体面形信息。并对子孔径拼接成的面型与实际面型的误差进行分析,建立了对子孔径拼接全口径波面恢复精度的评价指标。根据子孔径拼接原理完成了实验,并对多组子孔径数据拼接后的波面恢复精度进行了分析。实验证明,子孔径拼接检测大口径光学元件综合误差小,重复精度高。

基于多点可调支撑Ф300 mm平面重力变形校正研究

在高精度光学元件领域,特别是大口径的平面光学元件,随着对测试精度和口径要求的提高,重力变形成为其不可避免的问题。介绍了立式斐索型干涉仪的系统设计和多点可调支撑方法的变形理论,通过有限元分析(FEM),优化得到了合理的支撑结构。采用液面基准,在300 mm口径的立式斐索型干涉仪上进行了平面的重力变形校正。与三平面法检测结果比较,两者的残差峰谷(PV)值为10.20 nm,均方根(RMS)值为1.56 nm。

相对角差法重建大口径平面光学元件面形

针对已有的相对角差法面形检测的原理验证装置,提出了一种具有更高稳健性的最小二乘积分面形重建算法。利用相对角差改写了经典最小二乘积分技术的代价函数,避免了积分重建中的测量误差累积的问题,空间复杂度和时间复杂度仍分别为O(N^2)和O(N^3)。仿真结果表明,本文算法的稳健性显著优于Zernike波前重建法与基于样条的最小二乘积分法(SLI);实验结果证明,本文算法可适用于大口径角差法面形检测。

基于压力分布的环摆式双面抛光去除均匀性研究

构建了一种基于速度和压力分布模型的材料去除量分布计算模型。建立了环摆式双面抛光的有限元模型,对5种半径的上抛光盘在不同加工压力下与元件接触面的压力分布进行分析,通过拟合得到压力分布特性模型。根据Preston方程,将压力分布模型与速度分布模型耦合,得到材料去除量分布计算模型。通过模拟加工计算,研究加工压力和上抛光盘尺寸对去除量分布及均匀性的影响,发现去除量分布主要受上抛光盘尺寸和摆动距离的影响,去除均匀性主要受加工压力的影响。通过加工实验,对所得到的材料去除量分布计算模型的准确性进行验证,并研究了加工压力和上盘尺寸对材料去除量分布及均匀性的影响。实验结果表明,上抛光盘的直径越大,则加工压力越小,材料去除的均匀性越好。基于去除量分布预测模型,利用得到的规律指导实际加工,选取初始表面面型峰谷(PV)值为2.09λ(λ=632.8 nm)、均方根(RMS)值为0.464λ的熔石英样件,通过材料去除量预测模型得到工艺参数的最优解。加工后元件表面面型PV值降至0.85λ,RMS值降至0.137λ。所提模型将元件表面PV值降低到λ以下的时间缩短至原来的50%,实现了元件表面面型的快速收敛。