1 西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室，西安 710049
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 超快诊断技术重点实验室，西安 710119
利用Zemax优化设计了结构简单、低成本的非球面色散镜组，搭建了光纤式色散共焦三维测量软硬件系统。结合实验测试数据定量比较了峰值法、质心法、高斯拟合法和样条插值法的色散共焦光谱响应峰值波长提取性能，通过轴向分辨率和位移精度测试实验对比分析了两种测量曲线标定方法对于系统测量性能的影响。实验结果表明：系统轴向测量范围为1 mm，高斯拟合法在四种峰值波长提取算法中精度较高且适应性更好，两种标定方法对应的轴向分辨率均达到0.2 μm，在整个量程范围内，位移测量精度优于1%；对厚度为0.219 mm的石英玻璃进行测量，均值的相对误差为0.5 %。利用该系统实际测量了台阶结构、柔性电极和MEMS器件的三维形貌，充分验证了本系统可实际应用于三维微观形貌和透明材料厚度的高精度测量。
色散共焦 三维测量 光谱色散 膜厚 标定 Chromatic confocal 3D measurement Spectral dispersion Film thickness Calibration 光子学报
2021, 50(11): 1112001
西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
针对大尺度超振荡平面透镜(SOL)的实际应用,基于严格的矢量角谱理论定量研究了多种典型制造误差对大尺度SOL聚焦性能的影响规律。理论计算结果表明:横向环带制造误差对振幅型SOL(金属膜)和相位型SOL(介质层)聚焦性能的影响规律基本一致,环带中心位置偏差主要影响SOL的聚焦焦距,环带宽度偏差主要影响SOL的聚焦光斑分布;±150 nm范围内的位置偏差和宽度偏差是大尺度SOL各环带的最大制造允许公差;对于相位型SOL,纵向刻蚀深度偏差主要影响聚焦光斑的强度,π相位差对应的聚焦光斑强度最大;为使相位型SOL聚焦光斑保持较高强度,应使介质层刻蚀深度对应的相位调制量保持在(0.8~1.2)π的范围内。
衍射 超振荡平面透镜 振幅型透镜 相位型透镜 制造误差 超分辨 光学学报
2020, 40(20): 2005001
