提出一种新的基于环形子孔径扫描的锥形镜面形测量方法,该方法可实现大口径、不同锥角的锥形镜面形的通用化测量。使用微动扫描台移动锥形镜,同时测量待测锥面法线方向若干环带的相位,提取有效像素并通过插值拼接得到被测锥形镜的面形。该方法可实现锥角大于96.4°的锥形镜面形的测量,测量口径可达100 mm以上,理论测量精度达到λ/4 PV(λ为波长;PV为峰谷值)。使用ZYGO公司4英寸(1 inch=2.54 cm)的DynaFiz干涉仪对一个标称角度为140°的凸面锥形镜顶部的面形进行检测,被测样品旋转90°前后的面形检测结果与使用Taylor-Hobson公司LuphoScan轮廓仪检测结果一致,PV值相差0.54 μm,验证了该方法的可行性。

针对大口径非球面透镜透射波前检测,提出了采用计算全息元件(CGH)作为光路相位补偿元件进行检测的方法。大口径非球面透镜透射波前通常采用球面干涉仪进行检测,为了达到零位检测的目的,在光路中往往需要加入相位补偿元件以补偿高阶像差(HOA)。传统的折射式相位补偿元件的精度溯源比较困难,导致检测数据缺乏可信度。将CGH作为相位补偿元件可达到零位检测的目的。针对大口径非球面透镜的透射波前检测,设计并加工了相应的CGH作为相位补偿元件,并与传统的折射式补偿元件进行了对比测试。测试结果表明:两种相位补偿方法的测试数据具有良好的一致性,峰谷(PV)值的差值为0.034λ(λ为检测光的波长),均方根(RMS)值的差值为0.006λ,因此CGH作为相位补偿元件具有相当高的测试精度。

以非球面为代表的复杂面形在现代光学系统中的应用越来越广泛，因为它比球面提供了更多的设计自由度，可用更少的元件达到更优的成像质量。然而非球面的多样性也带来了面形测量的难题，传统的零位测试没有灵活适应不同面形的能力。可变像差补偿技术对于提高检测柔性和效率具有重要意义。针对回转对称非球面的球差补偿，分析了部分补偿透镜、相位板组合和高次非球面单透镜等可变补偿方案；针对离轴非球面的像差补偿，分析了倾斜球面系统、Risley棱镜和双回转相位板的可变补偿方案；进而介绍了变形镜和空间光调制器(SLM)作为可编程补偿器用于波面干涉测量的研究进展。最后指出可变像差补偿技术面临的大范围和多模式像差补偿、回程误差补偿以及失调像差解耦三个主要问题。