南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
光学干涉绝对检验技术能够实现参考面和待测面面形的有效分离，是对干涉仪进行精度标定的有效手段。面向大口径平面干涉仪的校准需求，旋转平移法仅需一块透射平晶和一块反射平晶，避免了额外加工第3块平晶的成本和难度。但随着口径的增大，自重和支撑使得反射平晶在平移和旋转多种状态下的变形较大，继而影响绝对检验精度。提出设计轻量化的校准反射镜作为反射平晶，采用旋转平移法实现大口径干涉仪的绝对检验。以Φ 1 500 mm平面干涉仪作为标定需求，采用碳化硅作为校准反射镜材料，以三角形轻量化结构和6点背部支撑方式进行轻量化设计，控制其质量仅为93 kg，支撑和重力引入的面形变形PV值为9.75 nm。将变形面形叠加至PV值λ/4、不同分布的加工面形进行旋转平移绝对检验仿真计算，对旋转对称程度低且包含较多高频成分的面形，检验精度为λ/30；而对分布平滑对称的面形，检验精度可达到λ/50。因此，为了实现对于大口径平面干涉仪λ/50精度的标定目标，要求碳化硅校准反射镜加工面形PV值低于λ/4,尽量避免高频成分,旋转对称程度高。
绝对检验 旋转平移 轻量化 重力变形 absolute testing the rotation and displacement technique lightweight design gravity deformation
1 西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，陕西 西安 710021
2 中国兵器科学研究院宁波分院，浙江 宁波 310022
本文针对共轭平移差分方法中的关键参数进行研究，提出了一种基于逆向优化策略的平移量最优解确定方法。首先对差分逼近精度及信噪比进行研究，建立噪声条件下的平移量与面形重建误差模型；然后将被测面面形估计值和随机噪声引起的面形偏差作为变量，利用差分Zernike算法求解面形重建容许误差下的最佳平移量区间；最后采用商用干涉仪对标准镜进行不同平移量下的面形绝对检测对比实验。实验结果表明：平移量的取值会直接影响面形测量精度，在最佳平移区间内进行面形绝对检测所得结果与传统三面互检方法所得结果基本吻合，证明了所提方法可以有效提高平面光学元件的面形测量精度。
测量 绝对检测 共轭平移差分 干涉测量 Zernike波面重建 中国激光
2022, 49(18): 1804003
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室， 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学， 北京 100049
针对光栅横向剪切干涉仪研究了旋转绝对检测的方法，并用前36项Zernike多项式标定出剪切装置的系统误差非对称项。研究结果表明，将面形检测的绝对算法应用于检测镜头系统波像差，在干涉仪系统误差消除后可以达到相对理想的检测精度。实验数据的重复性的均方根可以达到0.14 nm。
测量 光刻镜头 绝对检测 光栅横向剪切干涉仪 系统波像差
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
球面透镜的透射波前畸变是影响激光驱动器光束质量的重要参数。采用移相干涉仪检测球面透镜波前畸变时，测量结果的精度受限于标准球面镜头和后置平面反射镜的精度。然而，现有的绝对检测技术仅适用于反射元件。为了满足球面透镜波前畸变的高精度检测需求，提出了一种适用于球面透镜透射波前的绝对检测方法: 三位置-平移相减法。详细介绍了三位置-平移相减法的原理，对其进行了模拟仿真和实验验证。仿真结果显示: 三位置-平移相减法的仿真误差为10 nm~13 nm，达到高精度测量的理论要求; 实验结果表明: 三位置-平移相减法可以有效地减小前标准球面镜头和后置平面反射镜对测量结果的影响，该方法对球面透镜的加工和装调具有很好的指导意义。
光学检测 绝对测量 仿真分析 球面透镜 optical detection absolute testing simulation analysis spherical lens
成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
提出了一种基于两平板绝对检验的迭代面形恢复算法。算法基于两平板互检方法，通过分别翻转和旋转其中一块平板，获得4次两两测量结果。对测量得到的4个结果数据进行翻转和旋转逆操作，直接推导出三个面形与测量结果及相互之间的关系公式。设置初始面形，逐次迭代逼近4次测量结果。实验表明，该方法仅需要50次以内迭代，即可得到偏差小于0.1 nm均方根值的绝对面形。详细分析了实验过程中的各项误差来源，并对每项误差进行了定量计算，获得总的测量误差为1.417 nm。
测量 绝对检测 两平板互检 迭代算法 光学学报
2014, 34(12): 1212003
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
旋转法是一种用于获得被测面旋转非对称面形的绝对检测技术。旋转平均补偿算法是在N次等间隔旋转的基础上增加一次不同角度的旋转测量，称为N+1次旋转法。通过附加的一次旋转测量，采用泽尼克多项式拟合求解旋转平均法的丢失面形。推导了理论计算公式，仿真分析了存在旋转角度和偏心误差时，补偿算法的有效性以及附加旋转角度对补偿面形计算精度的影响。验证实验的结果与仿真相符，表明在选择合适的附加角度之后，该算法可有效补偿丢失信息。与旋转平均法相比，只需增加一次旋转，就能得到更完整的面形，极大地提高了检测效率和精度，实验中补偿率达到61%，检测精度提高了约1倍。
测量 误差补偿 旋转平均法 旋转非对称面形 绝对检测
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
基于Zernike多项式拟合的传统干涉绝对检验方法由于平滑了波面和丢失了中频成分, 仅可以实现面形误差的绝对检验。本文提出利用旋转平移法来实现中频波面的干涉绝对检验。将被测波面分解成旋转对称成分和旋转非对称成分, 通过N次旋转被测件, 求解波面中的旋转非对称成分; 通过平移被测件实现伪剪切, 求解波面中的旋转对称成分。与传统绝对检验方法相比, 该方法既能够恢复整个波面, 又不需要对整个波面进行Zernike多项式拟合; 由于仅对旋转对称成分用偶次多项式进行提取, 提升了计算速度, 降低了拟合误差, 保留了中频成分,数值仿真显示其比传统方法优越, 测量精度可达到1 nm rms。在ZYGO干涉仪上完成了平面元件的干涉绝对检验测量。采用改变伪剪切比和更换标准镜两种方案, 分别实现了实验数据的自比对; 将测试结果与经典三面互检法得到的水平和垂直方向的一维轮廓数据进行比对, 验证了旋转平移法的准确性。
干涉术 绝对检验 波纹度 旋转 平移 interferometry absolute testing waviness rotation displacement
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
计算全息图（CGH）作为零位补偿器，越来越广泛地应用于高精度非球面检测领域。CGH的设计、编码、加工和装调等误差，直接限制了非球面的检测精度。提出一种切实可行的检测非球面的流程与方法，完成了对CGH基底的标定、参考镜的绝对标定和CGH的畸变校正，实现对非球面的高精度检测。除了采用传统的平方根之和(RSS)误差合成分析方法外，还通过与无像差点法测量结果的对比，从实验上获得了此方法的测量精度。实验结果表明，利用CGH对非球面进行检测的精度可以达到3.9 nm[均方根(RMS)值]。
测量 非球面检测 计算全息图 绝对标定
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
光学均匀性是光学材料的重要指标，目前高精度的测量方法一般采用绝对测量法，而该方法步骤繁琐，容易受环境影响。根据波长移相干涉仪的移相特点，提出了测量光学材料光学均匀性的波长调谐两步绝对测量法。该方法在波长移相干涉仪中通过平行平板放入测量和空腔测量两个步骤得到平行平板的光学均匀性。在模拟仿真验证方法的正确性后，进行了实验研究，并与传统的绝对测量法的测量结果进行比较。结果表明，波长调谐两步绝对测量法可用于测量平行平板的光学均匀性，且测量步骤简单，精度较高。
测量 两步绝对测量方法 波长调谐 光学均匀性 光学学报
2012, 32(11): 1112007
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
绝对检测技术是剔除干涉仪系统误差进而提高面形检测精度的有效手段。基于单次旋转的绝对检测技术由被测球面绕光轴旋转前后的检测数据，采用基于最小二乘法的Zernike多项式拟合，剔除系统误差，获得被测面的旋转非对称面形误差。详细推导了理论计算公式，分析了单次旋转角度对算法检测精度的影响，并和多次旋转法作了对比，其残差均方根(RMS)值约为1.5 nm。该方法只需一次旋转两次检测，在保证检测精度的同时简化了检测过程。
测量 绝对检测 单次旋转 旋转非对称 光学检测
