谱域OCT技术在非球面镜面型测量中的应用

大多数光学系统都会用到光学透镜,球面镜、非球面镜在光学系统中的合理运用可使系统的成像深度更大,成像分辨率更高。同时对光学透镜的生产和检测提出了更高的技术要求。传统非球面镜检测方法一般是容易对镜面造成损坏的接触式测量以及测量时间长、检测口径有限的轮廓仪检测法。为此,文章提出一种基于谱域OCT技术的非接触式测量方法,解决了OCT在扫描高透光的非球面透镜时,透镜表面不规则散射光导致难以成像的问题,可以快速高效地对非球面透镜进行扫描成像,通过对采集到的图像数据进行面型拟合,进而计算出非球面镜的面型参数,包括非球面半径和非球面系数,为非球面镜的检测提供一种准确高效、无镜面损伤风险的技术支持。

基于非球面镜组的大口径激光匀化技术研究

为了优化对大口径激光探测组件灵敏度、角度参数等特性的测量能力,减小因高斯光束光强分布中间强、边缘弱的特点造成的测量值差异,基于小口径非球面镜组光束整形及高倍率扩束技术,设计了大口径均匀激光光束产生装置,提出了基于光强分布、非球面镜非球面度、光线光程差的综合优化整形方法。结果表明,设计的开普勒型非球面整形镜组非球面度小于20μm,工作束宽5 mm,输出平顶光束均匀性为92.8%;设计的40^(×)高质量扩束系统,与非球面镜组相匹配可实现2 m距离内150 mm口径均匀光束,可获得优于94.2%的Ф150 mm大口径均匀光束输出。该研究对激光测量与标定系统的工程化设计是有帮助的。

高斯光束整形为平顶光束的非球面镜系统设计与优化

本文利用费米-狄拉克函数建立了平面顶部的光束模型,并对其进行了理论推导。然后,利用光学仿真软件建立高斯光束整型系统模型,利用光场的物理光学传播规律追踪光学系统,得出了光束的强度分布及特征,并分析仿真结果,该结果可为高斯光束整形为平顶光束的非球面镜系统奠定理论基础。

大口径球面镜支撑系统的优化设计

应用有限元法并借助于有限元分析软件,建立了轴对称平面单元和三维实体有限元模型.对1.2m球面反射镜的支撑系统进行了优化设计,优化确定了轴向支撑圈数、支撑半径和支撑点排列组合、侧向支撑位置.分析计算出主镜在水平放置轴向支撑作用和竖直放置侧支撑作用下重力引起的镜面面形误差RMS值分别为2.5nm和3.16nm,满足设计指标要求,预示了所设计的支撑系统方案的合理可行性.

环形子孔径拼接检测大口径非球面镜的规划模型及分析

环形子孔径拼接技术是一种无需辅助元件就能检测旋转对称大口径非球面镜的有效手段。根据该技术的检测原理,从几何光学的角度建立了子孔径规划模型,给出了模型数值求解的具体方法。以一口径为700 mm、中心遮拦为160mm、顶点曲率半径为3 000 mm的抛物面镜为例进行了数值计算,且从物理光学的角度对数值计算结果进行了进一步分析和解释,并进行了初步的实验研究。结果表明,该模型具有较好的预测效果,可为实际检测方案设计提供理论依据,使得检测过程可控、量化和可重复。

离轴非球面镜精磨阶段的三坐标检测技术

提出了使用三坐标测量机(CMM)对离轴非球面镜进行测量的方法。通过CMM对离轴非球面镜镜面进行自动测量,获得实际面形的三维坐标数据,并与理论离轴非球面镜模型进行分析比较,得到实际镜面的面形误差值和均方根值;依据CMM的测量结果,完成了对离轴非球面镜精磨阶段的加工,解决了目前离轴非球面镜精磨阶段难于检测,以至于无法加工的问题。随着离轴非球面镜顺利进入抛光阶段,使用CMM实现了离轴非球面镜精磨检测与抛光检测的无缝对接。

高斯光束整形为平顶光束的双凸非球面镜的数值模拟与分析

在高斯光束整形为平顶光束的理论基础上,通过数值模拟,具体分析几个特性参数对两个凸非球面镜的子午截面曲线的影响,根据ZEMAX等光学软件对非球面镜子午截面曲线表达式输入要求,拟合得到误差尽可能小的双凸非球面镜系统结构。

球面镜真空紫外光谱反射率的高精度测量

为了实现对球面镜真空紫外光谱反射率的直接测量,构建了一套真空紫外光谱反射率测试系统。该系统以氟化镁窗口氘灯与Seya-Namioka凹面光栅单色仪产生单色光源,反射式调制器与参考探测器做光学补偿,内径80mm的荧光积分球与精密转台作为接收系统。光学补偿消除单色光源不稳定性,荧光积分球消除了两次测量光斑不同对探测器响应的影响,且减少了系统的能量损失。利用该系统测量了115～180nm球面镜的反射率,测试结果表明测量重复性优于±0.3%;按国际通用不确定度评估规范,对系统进行不确定度分析,相关不确定度小于1.3%。实现了球面镜反射率的高精度测量。

轴对称非球面镜超精密加工新方法的几何模型(英文)

介绍了轴对称光学非球面镜超精密加工的新方法.超精密金刚石切削加工机床的刀具进给机构通常由直线导轨实现.由于旋转轴与同等精度的直线导轨相比,具有制造难度小、成本低及结构紧凑等优点,所以采用具有快速伺服机构的金刚石刀架摆臂代替直线导轨进给运动方式.根据非球面方程,快速伺服机构的微进给量根据车刀摆角实时计算.快速伺服机构、工件以及金刚石刀具的同时运动,可以实现轴对称非球面的超精密加工.构建了回转进给工具路径、快速伺服机构运动以及相关的几何模型.通过计算机模拟验证了该加工方法的简便与可靠性,可以降低非球面反射镜加工的设备投入,提高生产效率.

离心熔铸非球面镜镜胚面形偏差工艺参数的敏感性研究

离心熔铸技术在大口径非球面镜镜胚的制造方面具有独特优势。本文通过自行研制的缩比模型实验机进行试验,深入研究了离心熔铸工艺及成型镜胚质量,详细介绍了模具涂层的制备、离心熔铸的加热及冷却等工艺过程,制备了非球面镜镜胚模型。采用数值模拟与试验研究相结合的方法,对所得镜胚面形偏差工艺参数的敏感性进行了研究。分析了模具的热膨胀系数、镜胚冷却速率、直径及加热温度对面形偏差的影响,得到了偏差工艺参数的敏感性规律。通过对面形偏差进行两次迭代补偿,面形偏差值从-84μm降到33μm,补偿后的结果满足设计要求。采用离心熔铸技术,可以制备满足上表面垂直偏差在30~40μm范围内的非球面镜镜胚。

基于Levenberg-Marquardt算法的超精密非球面镜面误差分析及研究

根据超精密非球面补正加工的要求,应用误差理论及其数据处理方法对其测量数据进行了分析研究,建立了优化数学模型,采用Levenberg-Marquardt(LM)优化迭代方法对数学模型进行参数拟合求解。在VC++环境下实现该算法的程序,得出形状误差PV(Peak-Valley)值。通过分析误差曲线图,来验证优化的光学参数的正确性。实例计算表明该算法能很好的应用于超精密非球面镜面形状误差分析,为评价超精密非球面镜的加工质量和后续的补正加工提供了理论依据。

大相对孔径凹非球面镜的加工

过去一直采用平行光管来加工和检验大相对孔径四非球面的方法，存在许多不足之处，如加工精度不高和加工周期长等．现在我们采用补偿法，则可以在较短的时间内获得高精度的凹非球面，其精度可达λ／１０～λ／２０（ｒｍｓ）．经过长期的实践，已充分证明了这种方法是可行的．

球面与非球面镜片对近视眼高阶像差的影响

目的 比较近视眼患者配戴球面和非球面镜片的波前像差 ,评估镜片表面形状对视觉质量的影响。方法 测量 3 3人 66眼分别配戴 10种眼镜片前后的波前像差。结果 戴镜后高阶像差中的RMS3～RMS6、RMSh、Coma、Sphcl均显著增高 (P <0 .0 1)。在低度组中 ,球面镜片与非球面镜片的各阶像差无显著差异 (P >0 .0 5)。在中高度组中 ,与球面镜片相比 ,非球面镜片引起Coma增加 (P <0 .0 5) ,Sphcl(P <0 .0 1)、RMS4～ 6(P <0 .0 5)降低。结论 配戴框架眼镜引起近视眼总高阶像差和各像差成分明显增加。与球面镜片相比 ,近视眼配戴非球面镜片后虽然总高阶像差相似、球差明显减小 。

超精密非球面镜面模具直轴磨削的研究

研究了非球面镜面模具直轴超精密磨削技术,给出了非球面镜面模具超精密加工机理、算法原理、软硬件结构、系统实现、工艺分析及实例应用,开发了小型超精密非球面镜面加工系统SGTCAM1.0。研究结果表明,系统原理正确,加工出的非球面光学零部件形状误差在100 nm以下,表面粗糙度在5 nm以下,达到纳米级加工精度。开发的系统使用方便,成本低。

UG下的非球面镜片的设计

知识工程与CAD技术的结合已成为先进制造与自动化技术研究的热点。本文介绍了知识驱动在UG上的重要应用UG/KF。UG/KF是介于CAD技术和知识工程KBE技术之间新出现的边缘技术。UG/KF可以将各自专有的产品知识、工作经验和一些重复性的工作直接构建在产品模型中,使产品的数字化模型提高到一个新的水平,实现知识的再利用,减少重复性工作。本文在UG/KF平台上开发了非球面镜片的开发系统。同时本文也介绍了非球面镜片的设计思路。

超精密非球面镜面计算机辅助设计与应用

非球面镜面加工技术的研究已经成为先进制造技术的核心问题之一,相关的超精密装备制造关键技术除了机床本体,最重要的是系统控制软件及应用软件的开发,这是制约自主产权的超精密加工装备技术发展的瓶颈问题之一。结合作者在日本从事NEDO项目合作的实际经验,深入细致地阐述了超精密非球面镜面计算机辅助设计(CAD)系统的算法原理、系统结构及系统实现,并通过实际的光学镜面设计实例,介绍SGT-CAM软件系统具体开发及应用,为超精密非球面镜面的计算机辅助加工打下了基础。该系统已经成功地应用于自行开发的小型超精密镜面加工机SGT100上,形状误差小于100纳米,表面粗糙度小于5纳米,得到有关专家的充分肯定。

一种塑料光学非球面镜片的成型技术

介绍一种塑料光学非球面镜片的模具设计方法,并对注塑工艺中的关键技术进行了分析,提出合理设置和精确控制主要工艺参数的方法。实验结果表明,利用所设计的模具及优化的成型工艺参数,可实现高精度的塑料光学非球面镜片的批量生产。

诺莫图法在薄透镜和球面镜成像分析中的应用

在满足近轴光线的条件下,可以利用成像公式和光路图法分析薄透镜或球面镜的物像关系,而本文介绍的这种诺莫图法,可以在直角坐标系上用坐标图示法分析薄透镜和球面镜的物像关系,不仅可以精确求得实物或虚物的成像位置,还可以判断出像的性质,具有简单、直观等特点,可以作为分析物像关系的一种补充手段.

傅里叶变换条纹相位分析法测量非球面镜

本文将傅里叶变换（ＦＦＴ）条纹位相测量方法用于非球面镜的检测．叙述了波面位相偏差测量原理．提出用最小二乘拟合波象差代替计算全息图（ＣＧＨ）补偿非球面波象差，并分析了测量误差．

迈克耳逊干涉仪─牛顿环干涉法测定球面镜曲率半径的讨论

讨论了由平面玻璃板与球面反射镜（以下简称球面镜）组成的“牛顿环仪”观察不到干涉现象的原因；介绍用迈克耳逊干涉仪—牛顿环干涉法测定球面镜曲率半径的方法.