李春琦 1,2,3,4黄启泰 1,2,3,4,*任建锋 1,2,3,4
1 苏州大学光电科学与工程学院，江苏 苏州 215006
2 苏州大学苏州纳米科技协同创新中心，江苏 苏州 215006
3 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室，江苏 苏州 215006
4 苏州大学教育部现代光学技术重点实验室，江苏 苏州 215006
利用计算全息图（CGH）能够实现对非球面面形的高精度检测。为了提高CGH的编码效率，提出一种以圆弧为基元对刻线条纹进行分段描述的编码方法，该方法将编码过程分为二值化编码和曲线描述两个步骤。二值化编码采用牛顿迭代法将相位等高分界线离散化；曲线描述结合二分法及残余误差均方根最小准则，利用圆弧对条纹离散点进行编码计算，从而得到刻线条纹。针对一离轴非球面，进行了CGH的设计、编码与制作，在编码精度优于λ/1000的前提下，运算时间仅需3 h，编码文件仅为39 MB，刻蚀时长仅需40 min，证明所提方法相对于传统编码方法能够大幅度提高编码效率，且误差分析表明CGH的波前root-sum square（RSS）误差仅为0.00255λ，证明所提编码方法高效可行。
计算全息图 编码计算 圆弧 刻线条纹 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0809002
1 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南 洛阳 471009
2 空基信息感知与融合全国重点实验室，河南 洛阳 471009
针对离轴光学系统装调过程中自由度高且互相耦合的问题，提出一种新的离轴自由曲面反射式光学系统装调方法，采用计算全息图（CGH）实现多镜共基准定姿定态，解耦合系统各镜片的装调自由度，显著降低系统装调复杂度；分析CGH用于定姿定态时的定位精度，提高系统装调精度和效率，适应不同构型的离轴光学系统。利用上述方法，完成口径为、视场为的近红外长波红外双波段离轴反射式光学系统装调，全视场波像差RMS小于（），达到设计预期，装配周期短，成像质量优良。
光学设计 计算全息图 离轴三反 自由曲面
1 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光材料重点实验室，上海 201800
3 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心，北京 100049
随着激光脉冲宽度极限的不断突破以及峰值功率的不断提高，脉宽压缩光栅的尺寸需要进一步增大。但反射式曝光系统所需大口径长焦距离轴镜的高精度加工检测成为制约大口径光栅制作的难题。采用计算全息补偿检测不需要复杂的设计和装调，但同样会引入非回转对称和复杂的二维投影畸变。传统的畸变校正方法由于精度受限或计算复杂不利于工程应用。提出基于数值计算的畸变校正方法，该方法具有简单通用易于编程的优点。利用800 mm口径折反镜在直径为18 m光学平台上搭建了面形检测光路，通过系统误差标定去除以及畸变校正的方法实现了高精度面形测量，经磁流变迭代加工后，面形精度RMS可收敛至0.013λ（λ=632.8 nm），这为后续大口径反射式曝光系统的建立奠定了基础。
离轴抛物面镜 计算全息图 误差标定 投影畸变校正 中国激光
2023, 50(23): 2304002
1 西安空间无线电技术研究所，陕西 西安 710000
2 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
凸非球面反射镜在反射式光学系统中的应用非常广泛，但其面形高精度检测一直是光学制造领域的难题。为了实现小口径、深度凸非球面的面形高精度检测，提出了一种基于计算全息图（Computer Generated Hologram，CGH）的零位干涉检测技术。首先，详细阐述了该技术的检测原理和方法，给出了计算全息中补偿测试全息和对准标记全息设计过程中的技术要点；然后结合工程应用，针对口径15 mm、顶点曲率半径11.721 mm、非球面度达到72 μm的深度凸非球面，设计并制造了相应的CGH补偿元件，完成了相应零位干涉检测系统的搭建和检测实验；最后，与Luphoscan的检测结果交叉对比，验证了该检测方法的准确性。该技术为小口径凸非球面的高精度检测提供了一种有效的方法，具有显著的工程应用价值。
面形检测 凸非球面 计算全息图 干涉 shape measurement convex aspheric computer generated hologram (CGH) interference 红外与激光工程
2022, 51(9): 20220190
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
在全息三维显示领域，计算全息图的快速生成算法是重要的研究内容。波前记录平面法是一种基于点云加速计算全息图生成的方法，能有效减少计算时间。对波前记录平面计算全息图生成方法及应用的最新进展进行分析讨论，首先介绍波前记录平面方法的原理，然后详细分析波前记录的最新研究方法，从加快计算全息图的生成速度、提高三维重建图像质量及一些特殊应用如曲面全息成像等方面进行总结分析。详细分析各种波前记录平面方法在增加计算速度、提高重建像质量、减少查找表占用内存、增大视场角、去除混叠噪声等方面的改进及应用，并分析该方法在实时、动态、高质量、大视角全息三维显示中的作用。最后分析了各种方法的优劣，对波前记录平面方法的未来发展方向进行展望。
计算全息图 波前记录平面 图像重建 查找表 激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2400001
红外与激光工程
2022, 51(1): 20210935
光子学报
2021, 50(11): 1123001
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 100039
基于计算全息图（Computer-Generated Hologram，CGH）的非球面检测技术通过控制衍射光相位来生成所需要的参考波前，从而实现非球面的零位检测，近年来，该技术已经发展成为非球面的主流检测技术。对于CGH编码，采用传统编码方法实现高精度编码，其数据量往往高达几十甚至上百GB。因此，为同时确保编码精度高及编码数据量小，本文提出了一种变步长CGH编码方法。该方法首先通过寻找等相位面的方法得到CGH条纹分布，然后通过计算相位分布梯度选取不同的取样步长，使CGH能利用尽可能少的点实现高精度编码。利用变步长搜索的编码方法进行编码并制作了CGH对非球面样品进行检测，检测结果为3.142 nm （RMS）。为验证检测结果可信度，本文设计并制作了补偿器对同一非球面进行检测，其检测结果为3.645 nm （RMS）。对两检测结果点对点做差，RMS值为1.291 nm，结果表明该编码方法可满足非球面高精度检测需求。
计算全息图 计算全息编码 非球面检测 computer-generated hologram CGH encoding aspheric test
