光学 精密工程
2023, 31(11): 1581
红外与激光工程
2022, 51(9): 20220611
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
随着单点金刚石车削技术和抛光技术的发展，实现了金属反射镜的快速高效低成本制造。然而，金属反射镜的检测手段存在明显不足，尤其是没有一种快速、高效的检测手段用于检测凸非球面金属反射镜。为提高凸非球面金属反射镜的检测效率，提出一种非零位拼接检测凸非球面金属反射镜的检测方法。结合工程实例，对口径为120 mm，顶点曲率半径R为1121.586 mm，二次曲线常数K为−2.38的凸非球面金属反射镜进行了拼接检测实验，拼接所得面形误差均方根值（RMS）为0.016λ(λ=632.8 nm)。与Luphoscan检测结果对比，验证了非零位拼接检测方法的检测精度RMS为0.007λ，结果表明该方法能够实现凸非球面金属反射镜的快速、高效检测。
拼接检测 凸非球面 非零位 金属反射镜 subaperture stitching convex aspheric surface non-null test metal mirror 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210061
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
光子集成干涉成像方法是近年来发展起来的一种以高质量成像和系统扁平化为目标的远场成像方法,有望在同等分辨率下系统的能耗、体积和质量均减小至1/10~1/100。但是现有系统对于高频信号的采样具有稀疏特性,当使用傅里叶逆变换(IFT)求解物体强度分布时,复原的观测目标在锐边处出现Gibbs振铃伪影,从而影响成像质量。为了抑制伪影,提出熵先验并研究熵惩罚特性,利用熵先验并结合光子集成干涉成像的特点设计最大熵方法。为了验证方法的性能,采用性能较好的多层分级孔径排布结构进行仿真模拟,使用峰值信噪比(PSNR)、结构相似性系数(SSIM)和均方误差(MSE)作为像质评价手段。仿真结果表明,最大熵方法可以消除由高频稀疏采样带来的伪影,对于受振铃影响明显的图像,MSE和SSIM有50%以上的提升,PSNR提升10%以上。
成像系统 干涉成像 光子集成干涉成像 熵先验 光子集成芯片 最大熵方法 光学学报
2021, 41(23): 2311002
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
为满足空间遥感光学系统结构紧凑、体积小以及高分辨率的需求, 提出了一种长焦距紧凑型光学系统的设计方法。基于高斯光学和初级像差理论, 创建了同轴四反射镜系统的初始结构, 通过视场偏置的方法避免二次遮拦。对设计的大口径超长焦距同轴偏视场四反射光学系统进行优化, 系统口径1 800 mm, 有效焦距25 000 mm, 全视场角1°×0.1°。设计结果表明, 系统设计波像差优于λ/50(λ=632.8 nm), 全视场相对畸变小于0.4%, 光学筒长仅为有效焦距的1/10, 结构简单紧凑, 像质接近衍射极限, 对大口径超长焦距空间遥感光学系统的设计具有一定的借鉴作用。
光学系统设计 四反射镜系统 高斯光学 像差理论 大口径 optical system design four-mirror system Gaussian optics aberration theory large aperture
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京100049
针对天文望远镜光学系统中镜面散射对成像质量的影响, 提出了一种基于反射镜表面功率谱密度计算离轴三反成像系统像面环围能量比的方法。基于Harvey-Shack散射模型, 提出了像面光强分布与反射镜表面功率谱密度的关系, 描述了离轴三反系统中的散射在各个反射面的传播过程, 并给出了像面光强分布与反射镜表面有效均方根相对于工作波长的比值的关系。通过多手段测量获取1.5 m口径加工样件在不同空间频率频段内的表面功率谱密度, 利用k-相关模型拟合其全频段一维功率谱密度和二维功率谱密度, 加工样件的面形精度有效均方根(在1/D到1/λ范围内)为13.7 nm。对比了离轴三反系统在不同工作波长下像面环围能量比的分布, 给出在我国某大型空间天文望远镜在考虑散射情况下的加工要求, 镜面的有效均方根为10.3 nm, 其中低频误差均方根小于8 nm。
表面光学 表面散射 离轴三反系统 功率谱密度 双向散射分布 环围能量比 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 092901
Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun, 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049, China
3 Key Laboratory of Optical System Advanced Manufacturing Technology, Chinese Academy of Sciences, Changchun, 130033, China
A rigid conformal (RC) lap can smooth mid-spatial-frequency (MSF) errors, which are naturally smaller than the tool size, while still removing large-scale errors in a short time. However, the RC-lap smoothing efficiency performance is poorer than expected, and existing smoothing models cannot explicitly specify the methods to improve this efficiency. We presented an explicit time-dependent smoothing evaluation model that contained specific smoothing parameters directly derived from the parametric smoothing model and the Preston equation. Based on the time-dependent model, we proposed a strategy to improve the RC-lap smoothing efficiency, which incorporated the theoretical model, tool optimization, and efficiency limit determination. Two sets of smoothing experiments were performed to demonstrate the smoothing efficiency achieved using the time-dependent smoothing model. A high, theory-like tool influence function and a limiting tool speed of 300 RPM were obtained.
Optics design and fabrication Optics design and fabrication optics fabrication optics fabrication polishing polishing Photonic Sensors
2017, 7(2): 171–181
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
为了研究光学表面制造残差对成像系统性能的影响,提出了基于光学系统出瞳位相差的空间频段误差划分方法,推导出了统计意义下的中频(MSF)误差对调制传递函数(MTF)的影响函数解析式,确定了MTF 受中频误差影响的特征分辨率.对比低频(LSF)误差与MSF 误差影响的区别，MSF 误差导致系统调制传递函数从低分辨率处开始迅速下降,并根据中频影响函数解析式得到MSF 误差导致MTF 曲率突变特征分辨率.
光学制造 中频误差 成像模型 调制传递函数 特征频率 激光与光电子学进展
2015, 52(7): 072202
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了校正利用计算全息图(CGH)补偿检测离轴非球面引入的二维投影畸变，提出了基于检测光路仿射变换的投影畸变校正方法。通过追迹检测光路求解畸变映射函数，借助镜面特征点实现畸变校正结果与镜面的高精度对准，利用校验特征点实现校正误差检验。将该技术实际应用于某项目800 mm×600 mm离轴非球面主镜检测和加工，检测结果与工件面形位置误差由校正前80 mm降低至1 mm以下。根据畸变校正后的数据，对该镜采用离子束抛光，最终面形精度[用均方根(RMS)误差表示]达到0.0162λ(λ=0.6328 μm)。
全息 非球面检测 投影畸变校正 仿射变换 离轴非球面 计算全息图 中国激光
2013, 40(11): 1109003
