红外与激光工程
2023, 52(9): 20230470
1 浙江舜宇光学有限公司,浙江 余姚 315400
2 浙江大学 光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
3 南京航空航天大学 空间光电探测与感知工信部重点实验室,江苏 南京 211106
4 南京航空航天大学 航天学院,江苏 南京 211106
5 苏州大学 光电科学与工程学院,江苏 苏州 215006
计算全息图被广泛应用于高精度离轴非球面面形检测,为提升低反射率材料检测过程中的条纹对比度,提出了一种混合型计算全息图,对准区域使用反射型全息图,基于衍射效率模型给出了最佳对比度对应的膜层反射率,主区域使用位相型全息图实现衍射效率的提升,从而提升检测区域的条纹对比度。通过多步半导体工艺实现混合全息图的加工,并对某微晶材料离轴非球面进行检测,实验结果表明:该混合型计算全息图可以获得清晰的条纹对比度,最终检测精度优于0.02λ (λ=632.8 nm),该混合型计算全息图可广泛应用于低反射率非球面检测。
计算全息图 低反射率 衍射效率 条纹对比度 CGH low reflectivity diffraction efficiency fringe contrast 红外与激光工程
2022, 51(9): 20220547
1 南京航空航天大学 航天学院,江苏 南京 211106
2 南京航空航天大学 空间光电探测与感知工信部重点实验室,江苏 南京 211106
3 浙江舜宇光学有限公司,浙江 余姚 315400
工业镜头元件口径小、数量多、精度要求高,将自由曲面用在镜头凸面上会导致面形复杂、偏离量大,对表面面形检测提出了很高的挑战。提出了基于计算全息板(Computer-Generated-Hologram, CGH)的干涉检测方法,并利用Zemax对光路进行优化设计,建立了镜头装夹误差对检测结果的影响分析模型,提出了镜头高精度干涉检测方案,并结合实验验证了分析模型和检测方案的可靠性。实验结果表明:利用CGH可实现凸自由曲面工业镜头的全口径干涉检测,检测结果为0.57 μm PV(满足镜头检测需求),并结合轮廓仪对比验证了干涉测量的可靠性。
干涉检测 凸自由曲面 工业镜头 计算全息板 interferometric testing freeform surface industrial lens CGH 红外与激光工程
2022, 51(9): 20220456
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, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光电技术研发中心, 长春 130033
为提高衍射效率, 设计并制作了口径为300 mm的衍射成像系统.该系统的物镜是由一块四台阶位相型菲涅尔波带片通过激光直写套刻和Ar离子束物理刻蚀技术在石英玻璃基板上加工而成.测试了衍射物镜的衍射效率, 实验结果表明: 衍射物镜在波长632.8 nm处的衍射效率为66.4%, 达到理论值的82%.搭建了衍射成像系统光路, 分别采用10 μm星点孔与分辨率板, 测试了系统的成像性能.实验测得星点像直径为44 μm, 分辨率板的极限分辨率达到84 lp/mm, 接近该系统的理论计算值, 表明该衍射成像系统具有较好的成像性能.
光学设计 空间望远镜 衍射元件 衍射效率 成像性能 Optical design Space-based telescope Diffractive element Diffraction efficiency Imaging performance
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optical System Advanced Manufacturing Technology of the Chinese Academy of Sciences, 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
The demand for space-borne telescopes with an aperture of 20 m is forcing the development of large diameter diffractive Fresnel zone lenses (FZLs) on membranes. However, due to the fabrication errors of multi-level microstructures, the real diffraction efficiency is always significantly smaller than the theoretical value. In this Letter, the effects of a set of fabrication errors on the diffraction efficiency for a diffractive membrane are studied. In order to verify the proposed models, a 4-level membrane FZL with a diameter of 320 mm is fabricated. The fabrication errors of the membrane FZL are measured, and its diffraction efficiency in the +1 order is also tested. The results show that the tested diffraction efficiency is very close to the calculated value based on the proposed models. It is expected that the present work could play a theoretical guiding role in the future development of space-borne diffractive telescopes.
050.1965 Diffractive lenses 160.5470 Polymers 120.4610 Optical fabrication Chinese Optics Letters
2016, 14(12): 120501
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
计算全息图(CGH)在非球面、自由曲面等光学元件的高精度检测中发挥着重要作用。激光直写机床导轨的正交性误差会影响CGH 图案的绘制精度,进而在面形检测结果中引入像散误差。为定量研究激光直写机床导轨正交误差对CGH检测结果的影响,利用标量衍射理论,建立激光直写机床导轨角度误差模型,以CGH对准区域图案为例对机床导轨正交性误差的影响进行分析。实验结果表明在机床导轨正交性误差为800 μrad时的均方根(RMS)值、峰谷值(PV)值和Zernike像散系数与理论值分别相差2.26%、2.33%、1.72%,从而验证所建立误差模型的正确性。
测量 计算全息图 激光直写 标量衍射理论 对准区域 正交性误差 光学学报
2016, 36(10): 1012005