作者单位
摘要
中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室, 上海 200083
利用有限远零位补偿方法检验非球面时,装调环节多,检验精度低。提出了无限远前后零位补偿结合的非球面检验系统,通过在待检镜球心前后位置处各放置一个补偿透镜,使像差在前后区间具有相关性。基于像差理论,对两片补偿透镜的光学参数进行了推导求解,分析了初始参量与归一化数据的关系,再利用光学软件对计算结果进行缩放与优化。在不同的前零位补偿透镜放大率下,设计了四个具有不同曲率半径的凹抛物面镜,并给出了非球面镜的最大口径和最大相对孔径。采用具有1/10 口径比的补偿透镜,实现了口径为3.7 m、相对孔径为1/1.2的非球面镜面形检验,面形波前误差峰谷(PV)值优于0.1λ(λ=633 nm)。容差分析结果证明了检验系统的可行性。针对口径为500 mm、相对孔径为1/1的抛物面镜开展了原理实验,从可检验的最大非球面镜口径和实施难度方面对所提方法与常用方案进行了比较,前后零位补偿结合系统的设计面形波前误差PV值为0.061λ,面形波前误差均方根(RMS)值为0.009λ,实现了面形波前误差RMS值优于λ/40的检测精度。前后零位补偿结合的检验系统适用于具有4 m量级大口径、大相对孔径的非球面镜的高精度面形检测。
光学设计 几何光学 非球面辅助光学系统 零位补偿检验 无限远光路 三级像差理论 
光学学报
2020, 40(17): 1722003
作者单位
摘要
北京空间机电研究所 国防科技工业光学超精密加工技术创新中心(先进制造类)先进光学遥感技术北京市重点实验室, 北京 100094)
Ф1.3 m凹椭球面反射镜是某遥感器光学系统的主镜, 其定心精度要求苛刻。由于该反射镜口径大、顶点曲率半径长, 利用定心仪法进行定心的实现难度大, 精度低。通过分析非球面的两种偏心之间的补偿现象, 可知激光跟踪仪接触测量定心的精度仅为0.15°。三坐标仪接触测量定心的精度能够达到0.005°, 不过其量程受限, 且在光学加工时的反复搬运会造成不便。利用Offner零位补偿检验光路进行干涉法定心, 干涉法将反射镜偏心转换为检测系统波前的初级像差, 同样可以达到0.005°的精度。该检测方法的误差来源主要是干涉仪焦点位置误差, 是系统误差, 可以通过旋转反射镜进行多次定心测量的方法予以消除。完成了该反射镜的定心, 其结果与三坐标仪的测量结果对比, 两种偏心的最大偏差仅为0.023 mm和0.002°。实现了大口径凹非球面反射镜的原位定心测量。
光学检测 定心 零位检验 激光跟踪仪 optical inspection centering null compensation test laser tracker 
红外与激光工程
2020, 49(1): 0113001
厉宏兰 1,2,3,*袁吕军 1,2徐节速 1,2,3李倩 1,2,3康燕 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台 南京天文光学技术研究所,南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所),南京210042
3 中国科学院大学,北京 100049
在大口径、快焦比非球面的补偿检验中,入射光线在短距离内发生大角度急剧折转,导致干涉仪面形检验结果图像产生非线性畸变,严重影响了数控小磨盘抛光的位置精度和误差去除效率。为了校正离轴非球面在补偿检验中产生的图像畸变,提出了一种校正非线性畸变图像的方法,通过同心环带法确定畸变中心位置并利用光线追迹建立被检镜到干涉图的映射关系。针对某一光学系统的520 mm×250 mm的离轴抛物面主镜进行了畸变图像的校正,校正结果面形与工件面形的位置偏差降到1 mm以下,满足小磨盘抛光的工作要求。
非线性光学 畸变校正 光线追迹 离轴非球面 零位补偿检验 nonlinear optics distortion correction ray trace off-axis aspheric mirror null compensation test 
应用光学
2019, 40(4): 638
作者单位
摘要
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
折反射式零位补偿检验是一种综合了Offner折射式和Maksutov反射式补偿检验优点的凹非球面检验 方法,补偿能力强,检测光路紧凑。大口径和大相对孔径非球面检验是制约其加工质量提高的难题,针对口径为4 m、 偏心率为1、顶点曲率半径为16 m的大口径凹抛物面反射镜,设计了折反射式零位补偿器。基于三级像差理论对补偿器的初始结构进行了 规划和计算,采用Zemax软件对初始结构参数进行了优化,得出了补偿器的最终结构,检验光路轴向尺寸约12 m,系统优化后剩余波相差为0.005λ。设计和仿真结果表明,这种折反射式零位补偿器对大口径凹非球 面镜的加工检测是非常有利的。
几何光学 大口径非球面检验 折反射式零位补偿检验 三级像差理论 光学系统设计 geometric optics large-aperture aspheric surface test catadioptric null compensation test third-order aberration theory optical system design 
量子电子学报
2017, 34(4): 394
作者单位
摘要
中国工程物理研究院, 成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 621900
大口径长焦透镜是高功率激光系统中必不可少的器件之一,随着装置性能提升,对长焦透镜透射波前包括透射峰谷(PV)值、透射均方根梯度(GRMS)值等,提出了详细的定量技术指标需求。根据长焦透镜焦距特别长的特点,提出了利用准直透镜,大幅缩短长焦透镜检测光路距离干涉检测方法。利用Zemax 软件分析了该检测方法的理论误差和调整误差。该检测方法将光路长度由13 m(或33 m),大幅缩短至约5 m,光路受环境温度梯度、气流、震动的影响大幅降低,干涉结果直接显示透射波前畸变。
测量 大口径 长焦透镜 透射波前 补偿测试 
中国激光
2015, 42(10): 1016002
作者单位
摘要
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
提出了一种基于检测光路光线追迹的畸变校正方法。通过对面形图边界的提取和分析确定图像中畸变的对称中心位置和对检测波前的采样间隔,利用光线追迹建立镜面到检测结果的对应关系,从而校正面形分布的畸变。针对某大口径离轴三反光学系统的730 mm×268 mm 离轴非球面主镜的补偿检测,完成了面形图的畸变校正,校正前后二值化面形图与二值化镜面图的标准化互相关函数最大值从0.925提升至0.985,校正效果明显。
测量 离轴非球面检测 畸变校正 光线追迹 补偿检测 
中国激光
2015, 42(10): 1008001
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
3 国家卫星气象中心, 北京 100081
针对定性分析方法无法彻底避免鬼像影响检测的现象, 在理论分析的基础之上, 提出补偿器鬼像定量仿真分析方法。借助光学分析软件, 在设计阶段彻底避免鬼像影响检测, 并结合实例, 说明定性分析方法的局限性, 验证定量仿真分析方法的有效性。该分析方法为补偿器的设计分析提供定量分析方法, 提高了补偿器研制的成品率, 提高了补偿检验精度, 对高精度补偿检验技术具有重要意义。
补偿检验 鬼像 高次非球面 compensation test ghost high-order aspheric 
光电工程
2012, 39(11): 130
李洋 1,2,3,*李新南 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台 南京天文光学技术研究所,江苏 南京 210042
2 中国科学院 天文光学技术重点实验室,江苏 南京 210042
3 中国科学院 研究生院,北京 100049
提出了一种检测大口径、快焦比凸双曲面反射镜的补偿检验方法,补偿系统由一组小透镜和一块大口径反射标准镜组成,标准镜的口径约为被检验镜的1.8倍,该方法为极大口径光学望远镜凸非球面副镜的检验提供了一种有效的解决方案。以美国30 m望远镜(TMT)Φ3.1 m,F/1的凸双曲面副镜为例,进行了补偿光路的设计优化。设计结果表明,该方法可以直接检测到直径达3.1 m的大口径、快焦比凸双曲面副镜的整个表面质量,补偿系统像差被校正得很好,PV值约为λ/100,弥散斑直径在衍射极限范围内。关键词:
补偿检验 大口径 快焦比 凸双曲面镜 补偿器 compensation test large aperture fast focus ratio convex hyperboloidal mirror compensator 
应用光学
2012, 33(3): 564
袁吕军 1,2陈韬 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏南京210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室, 江苏南京210042
3 中国科学院研究生院, 北京100049
高次非球面在光学系统应用中意义重大,但是一直以来缺乏一套快速、有效的工艺方法。利用VC6.0编制了一款面型计算软件以辅助加工,并提出了一种新的高次非球面补偿检验方法。针对一块巡天光谱仪中口径Φ244 mm的一面平面另一面为高次非球面的改正镜开展工艺方法的设计与研究,从铣磨成形开始,根据高次非球面的特点提出了几种新型磨削工艺,建立相应的数学模型。由于高次非球面的特殊性,试验了数控铣磨直接成型法,很大程度上降低后继工艺难度,在细磨和抛光阶段采用数控小工具和整工具研磨相结合,能够很好地克服面型不平滑等技术难题。总结出了一套高效率、低成本、高精度的高次非球面工艺方法。
光学工艺 非球面 高次 补偿检验 optical process aspheric surface high order compensation test 
应用光学
2011, 32(2): 335
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 先进光学仪器研究室, 陕西 西安 710119
2 长安大学兴华学院, 陕西 西安710077
在检验光路中, 采用补偿透镜来补偿口径为φ500mm的非球面透镜的使用波长(λ=1053nm)与检测波长(λ=632.8nm)之间的色差。给出补偿透镜的求解方法, 得到非球面透镜的补偿检验光路, 并就非球面透镜的检验精度进行分析。通过精度分析可以看出, 在此种补偿检验光路下, 非球面透镜的透射波前PV不低于0.2λ(λ=632.8nm), 可满足元件的精度要求。
非球面透镜 透射波前 补偿检验 精度分析 aspheric lens transmission wave-front compensation test precision analysis 
光学技术
2010, 36(6): 0838

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