1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对拼接干涉测量技术除了引入拼接误差,还将引入机械运动误差的问题,为此提出一种X射线反射镜的非零位干涉测量方法,无需拼接便可实现零回程误差的高精度干涉测量。利用一块高精度平面镜来标定干涉系统在全视场范围内的回程误差。通过将待测非球面镜划分成多个子孔径,每个子孔径可近似看作一个平面,这样可以从标定数据库中找到该子孔径所对应的回程误差,通过简单的矩阵拼接可得到整个待测非球面镜的回程误差。以X射线椭圆柱面反射镜为例进行实验,实现X射线椭圆柱面反射镜非零位干涉测量面形的回程误差有效标定,相比于拼接干涉测量方法二者结果一致性较好,证实所提方法的正确性。
X射线光学 X射线镜 面形检测 回程误差 Zernike多项式
南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
标准球面透镜是斐索型干涉仪的核心器件，综述标准球面透镜的几何特性和误差。分析标准球面透镜在干涉照明光路和成像光路中的作用，重点介绍并实验验证了球面干涉成像的R-sinθ几何特性关系模型，给出了采用Q非球面实现非球面分裂的新型设计方法，以及2片式非球面标准球面透镜结构的实例，概述了针对小F数标准球面透镜球面干涉腔中的待测球面调整误差和移相空间非均匀性误差的研究成果，介绍了校正球面干涉腔中误差的波面差分算法，指出在近标准球面透镜焦点位置测量球面时的回程误差影响，从物像共轭关系角度解释了近焦点位置回程误差较大的原因，比对分析了标准球面透镜的透射波前与斜率对回程误差的影响。提出了在设计标准球面透镜时需注意的几何特性关系，以及使用标准球面透镜时易产生的误差和相应的抑制方法。
标准球面透镜 成像畸变 干涉腔 回程误差 standard spherical lens imaging distortion interference cavity retrace error
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国空间技术研究院 总体部, 北京 100094
针对差分吸收光谱仪搭载于地球同步轨道卫星时对地成像的要求, 设计了一种扫描摆镜转动控制系统。从摆镜控制结构设计、控制电路设计两个方面阐述了摆镜系统的方案。摆镜系统受载荷主控器控制, 接收控制指令并回传当前摆镜位置状态,通过LMD18200驱动芯片进行功率输出,由步进电机和谐波减速器构成的驱动器驱动摆镜转动, 编码器读取摆镜角度信息。给出了PWM(Pulse Width Modulation)波占空比的测定办法, 并提出通过回转到成像起始点之前的方式, 消除回程误差对成像区域步距不确定性的影响。 实验结果表明该系统的步距角均值偏差小于1″, 最大偏差小于5″,标准偏差小于2″。该光谱仪摆镜控制系统满足步距精度指标要求。
差分吸收光谱仪 扫描摆镜 回程误差 步距精度 Differential Optical Absorption Spectroscopy(DOAS) scanning mirror return error step accuracy
北京理工大学 光电学院 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
为了实现非球面面形误差的高精度测量, 研究了基于部分补偿原理的数字莫尔移相干涉技术中回程误差的消除方法。通过建立实际干涉仪和建模理想干涉仪, 并运用数字莫尔移相干涉技术, 获得实际干涉仪像面与被测非球面面形误差相关的波前; 分析了该测量系统的误差, 提出采用逆向优化法消除大面形误差时的回程误差实现被测非球面的面形误差检测。实验结果表明: 与轮廓仪结果比对, 面形误差较小时二分之一法重构面形误差, 峰谷值和均方根值分别优于λ/20, 面形误差较大时运用逆向优化法消除回程误差, 重构的非球面面形误差峰谷值和均方根值偏差均优于λ/5。基于逆向优化法的部分补偿数字莫尔移相干涉非球面检测, 有效消除了大面形误差时的回程误差, 可实现高精度的面形误差重构检测。
回程误差 数字莫尔移相干涉 部分补偿 二分之一法 逆向优化法 retrace error digital Moiré phase-shifting interferometry partial compensation one-half method reverse optimization procedure 红外与激光工程
2018, 47(1): 0117005
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室， 浙江 杭州 310027
2 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
光学非球面面形的非零位检测较零位检测而言具有更强的通用性。详细分析了非球面非零位检测中回程误差的产生机理，结合校正方法将其分为可预知回程误差和不可预知回程误差两部分，分析其对最终检测结果的影响。然后介绍了实际检测中常用的回程误差校正方法的原理，通过仿真实验对比各种方法对不同非球面度、不同面形误差大小的被测非球面的校正效果，并结合方法原理和仿真结果分析了不同方法的回程误差校正能力，总结其适用范围。
测量 干涉 非球面检测 非零位 回程误差 校正方法
浙江大学光电系现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
提出了一种新型的非零位环形子孔径拼接干涉检测技术（NASSI）用以检测深度非球面面形误差。该方法结合了传统非零位干涉检测法与环形子孔径拼接法，采用部分零位镜替代了标准环形子孔径拼接干涉仪中的透射球面镜，产生非球面波前用以匹配被测面不同子孔径区域。该非球面波前比球面波前更加接近被测面的名义面形，使所需的子孔径数目大大减少。一方面增大了环带宽度和重叠区，提高了拼接精度；另一方面减少了各种误差累积次数。同时，配合基于系统建模的理论波前方法分别校正各个子孔径的回程误差，进一步提高了检测精度。对非球面度为25 μm的高次非球面的计算机仿真检测结果表明该方法具有很高的理论精度。针对口径101 mm的抛物面进行了实验检测，多次实验结果均与Zygo VerifireTMAsphere干涉仪检测结果一致，峰谷(PV)值误差优于λ/20，均方根(RMS)值误差优于λ/100，表明了NASSI方法的高精度与高重复性。
测量 深度非球面检测 非零位环形子孔径拼接 部分零位镜 子孔径数目 回程误差
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621000
光学测试中常用非零位法来对非球面进行初步检测。由于非零位法偏离了零位条件,导致检测得到的被测非球面面形与其真实面形存在一定程度的偏差(称之为回程误差)。分析了非球面非零位检测系统中的回程误差问题,得出了回程误差与被测非球面口径、相对口径以及非球面本身面形误差均紧密相关的结论。针对回程误差的表现形式,提出了有效校正回程误差的方法。计算机仿真及检测实验结果均表明,该方法可以较好地解决非球面非零位检测中的回程误差问题。针对非球面非零位检测中回程误差问题所做的分析以及提出的相应校正方法,有利于非球面非零位法检测精度的提高和系统的广泛应用。
非球面检测 非零位检测 回程误差 误差校正
