用于子孔径拼接干涉系统的机械误差补偿算法

针对拼接干涉检测系统机械定位精度引起的各子孔径间的相对定位误差,提出了含定位误差补偿项的全局最优化拼接算法。介绍了该算法原理,从理论上分析了该算法拟合出的平移和旋转定位系数的精度。结合MetroPro和Matlab软件仿真模拟实验,分析了机械定位误差对拼接检测精度的影响。实验表明:拟合出的平移定位系数精度高于旋转定位系数精度,与理论分析一致;相对于一般算法,该算法对机械误差有较强的免疫力。在搭建的拼接检测装置上检测了口径为150mm的平面镜,结果显示:拼接结果与干涉仪直接检测的全口径相位残差的分布峰谷值(PV)为0.015 30λ,均方根值(RMS)为0.001 570λ,得到的结果十分接近,验证了该算法稳定可靠,能够合理有效地补偿机械精度引起的子孔径定位误差。

超大口径平面反射镜的光学检测(特邀)

在简要总结了各种检测大口径反射镜难点的基础上,为了实现30 m望远镜(TMT)超大口径第三反射镜的高精度检测,提出了一种融合五棱镜扫描技术和子孔径拼接测试技术的新方法。大口径反射镜分阶段依次进行了五棱镜扫描测试和子孔径拼接检测,对该技术的基本原理和基础理论进行了分析和研究,制定了检测30 m望远镜第三反射镜(口径为3.5 m×2.5 m)的方案,对其测试流程、五棱镜设计、五棱镜扫描像差拟合、拼接最优化算法等进行了详细分析,并对30 m望远镜第三反射镜的原理镜进行了实验验证,其最终拼接检测面形的均方根值(RMS)和斜率均方根值(slopeRMS)分别为28.676 nm和0.97μrad。

子孔径拼接干涉检测及其精度分析

介绍了利用小口径干涉仪检测大口径光学元件的方法 ,从统计的角度出发 ,详细地推导了子孔径拼接干涉检测技术中拼接参量的具体求解过程 ,以及使用统计回归方法分析了拼接检测系统精度。

子孔径拼接干涉检测中机械定位误差的补偿

为减少子孔径拼接干涉检测中机械精度引起的定位误差对检测结果造成的影响,在一般的调整误差拼接算法上加入机械定位误差的补偿项,建立了补偿机械误差的综合优化方法。针对参考面未知的拼接干涉检测,研究了应用极大似然估计法拟合出用Zernike多项式表示参考面面形分布的方法,在除去参考面面形后采用补偿机械误差的算法拼接。模拟对比实验表明,在相同的机械精度下,机械误差补偿算法得到的全口径相位差异分布均方根(RMS)值减少到近一般调整误差拼接法的1/6,机械误差补偿算法拼接精度高于一般调整误差拼接法。在搭建的拼接检测装置上检测口径为280mm的平面镜,与大口径干涉仪检测的全口径相位差异分布的峰谷(PV)值为0.099 4λ,RMS值为0.006 8λ,验证了综合优化方法在重构参考面面形基础上能有效补偿机械定位误差。

快刀伺服加工多通道滤光片阵列的间隔层模具

在目标探测识别系统中,采用多通道滤光片可以提高目标与背景的信噪比,从而实现对目标信号的精准探测。基于纳米压印的阵列结构多通道滤光片制造技术,对滤光片间隔层硬模具的表面精度和结构精度具有较高的要求。根据多光谱滤光片的设计结果,基于单点金刚石车床,采用快刀伺服加工方式,实现多通道滤光片间隔层模具的高精度制造。并采用白光干涉检测技术,对模具的表面形貌进行了检测。通过分析表明,对5×5阵列结构的多通道滤光片,其加工结果与设计值吻合良好,横向尺寸精度与纵向尺寸精度均优于5%,完全满足设计要求。该技术为多通道滤光片的大规模、批量化制造提供了技术支持,同时也为非周期阵列光学元件的制造提供一种有效的手段。