复杂光学曲面的在位测量是当前精密工程领域面临的重要难题。偏折术对光学曲面的测量精度可与干涉仪相比, 而且拥有更高的测量效率、稳定性及动态范围, 因此具有广阔的应用前景。但是偏折测量本质上是一个标定问题, 其测量精度直接取决于几何标定的可靠性。本文结合单点金刚石切削机床设计了原位偏折测量系统, 采用机床中自带的气浮转台安装辅助反射镜, 在两个姿态下进行光线追迹, 通过数值优化计算各元件之间的相对位置, 将标定精度提高一个数量级。根据反向投影偏差的统计规律, 可有效分离工件的面形偏差与位姿误差。该方法有效利用了工件的名义面形信息, 将传统的位置 -面形单向映射转变为双向映射, 显著提高了在位测量的灵活性与效率。对于复杂的自由曲面, 采用子孔径拼接测量方法, 对待测的局部区域发展了精准定位技术, 有效保证了迭代重构过程的正确收敛。采用离轴抛物镜等光学曲面进行实验验证, 所提出的偏折测量方法的精度优于 150 nm RMS。

近年来, 数字全息显微技术在复杂表面测量领域得到了广泛关注。数字全息技术主要分为干涉记录和重构再现两部分。在激光干涉记录中, 散斑噪声会严重影响测量结果。因此数字全息相位重构的一项重要工作就是去除散斑噪声, 以提高重构精度。分析了带有散斑噪声的几类典型的结构面, 比较了菲涅尔衍射算法、基于小波变换的菲涅尔衍射算法和新提出的基于非下采样轮廓波变换的菲涅尔衍射算法三者在散斑去噪和信号保持方面的表现。结果显示: 基于非下采样轮廓波变换的菲涅尔衍射重构算法可以有效提取各类结构面的信息, 有效实现信噪分离。因此, 该方法比现有重构算法可得到更高的重构精度, 在结构表面的相位重构方面具有重要应用价值。

In this paper, the Goos–Hanchen shift (GHS) at the interface between air and the aluminum zinc oxide (AZO)/ZnO hyperbolic metamaterial (AZO-HMM) is theoretically examined. The results herein show that AZO-HMM can enhance the GHS at the interface to a value at 3 orders of the incident wavelength under special conditions, which is much larger than conventional GHS values. Moreover, the GHS can be tuned to be negative or positive by changing the incident wavelength or the volume fraction of AZO.