1 中国科学院大学, 北京 100000
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610000
位移检测技术是几何量精密测量的基础, 在当代精密制造领域应用广泛。光谱共焦位移测量技术具有对环境杂散光、被测物倾斜、材料类型不敏感, 测量频率高以及分辨率高等优点, 可以检测位移量、表面粗糙度、三维形貌以及单层或多层透明材料的厚度, 在精密位移测量领域中占据重要地位。近年来, 利用衍射光学元件提高光学系统性能的光谱共焦测量技术被广泛研究。文章综述了基于衍射色散原理的光谱共焦位移测量技术的研究进展。首先, 介绍了光谱共焦位移测量原理和衍射光学元件的色散特性; 其次, 阐述了基于衍射色散原理的光谱共焦位移测量技术的发展历史及研究进展;最后展望了该技术的发展趋势。
位移测量 衍射光学元件 光谱共焦传感器 displacement measurement diffractive optical elements chromatic confocal sensor
红外与激光工程
2022, 51(9): 20220457
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出一种针对高陡度非球面元件表面中频误差的主动平滑技术。通过构建离轴高陡度非球面平滑加工接触模型, 获得加工过程中的不吻合度分布, 设计主动平滑工具。采用有限元分析方法模拟主动平滑过程中磨盘材料、厚度及结构之间的关系, 获得优选的主动平滑参数。实验结果验证了计算模型的准确性及主动平滑技术对于高陡度非球面元件的中频误差具有更好的平滑效果。
非球面元件 主动平滑 中频误差 光学加工 aspheric element active smoothing mid-spatial frequency error optical processing
1 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
2 中国科学院大学,北京 100049
本文提出了一种改进六步翻转法,同时实现平行平板均匀性以及绝对面形的测量,结合相应的稀疏迭代算法,进一步实现高精度的均匀性和绝对面形误差的重构。通过相应的理论分析和实验验证工作,进一步证明了该方法的有效性和达到亚纳米级检测精度的能力。利用本文所提出的方法与传统绝对平面检测方法以及材料均匀性测量方法进行交叉对比,其中绝对平面测量结果之间差异优于1.7 nm RMS,均匀性测量精度差异不超过2.3 nm RMS。实验结果表明了两者具有高度一致性,同时具有较好的重复性,验证了文章提出的方法的准确性。并且根据不确定度分析表明,该方法与传统的透射法相比提高了测量精度。
光学检测 干涉计量 绝对检测 不确定度评估 optical testing interferometry absolute test uncertainty evaluation
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
深紫外、极紫外光刻、先进光源等现代光学工程牵引驱动超精密光学技术持续发展, 超精密光学制造要求与之精度相匹配的超高精度检测技术。作为核心技术指标之一的面形精度通常要求达到纳米、深亚纳米甚至几十皮米量级, 超高精度面形干涉检测技术挑战技术极限, 具有重要研究意义和应用价值。本文分析了面形干涉检测技术发展趋势, 主要介绍了中国科学院光电技术研究所近年来在超高精度面形干涉检测技术相关研究进展。
先进光学制造 超精密光学 光学测量 面形检测 干涉检测 绝对检测 advanced optical manufacturing ultra-precision optics optical measurement surface metrology inter-ferometry absolute measurement
1 天津大学天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室,天津 300072
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
基于锁相光子计数技术,提出一种多波长并行检测的单像素空间频率域成像(SFDI)系统。以一个数字微镜器(DMD)为待测多波长漫反射光的调制光源,以另一个DMD为漫反射光采集、编码与会聚设备,使得会聚后的漫反射光通过锁相光子计数技术实现不同波长的解调分离,同时降低了系统成本。引入压缩感知图像恢复理论,有效缩短了多次空间编码引起的单像素成像时间。实验结果表明,所提SFDI系统只需要进行像素总数20%左右的编码,即可准确重构多波长下仿体表面漫反射光图像。
成像系统 空间频率域成像 并行检测 锁相光子计数 单像素相机
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100039
为了提高曲率半径定焦准确度, 从移相干涉仪, 标准镜头透射波前误差, 被测光学元件表面面形误差及调整误差等方面出发, 分析影响干涉仪定焦准确度的各因素, 并给出各误差补偿表达式.通过对比实验发现, 在猫眼及共焦位置处调整误差补偿后, 离焦量及曲率半径测量结果的变化趋势由近似线性变为随机变化, 同时由离焦量引入的曲率半径变化量由7.05 μm减小为0.5 μm.在曲率半径干涉测量中, 调整误差为影响定焦准确度的主要误差源, 调节调整误差可有效控制离焦量的变化, 提高曲率半径测量准确度.
测量 干涉测量 光学球面 曲率半径 定焦 离焦量 误差分析 Measurement Interferometry Optical spheric surface Radius of curvature Position power Error analysis