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 南京天文光学技术研究所中国科学院天文光学技术重点实验室, 南京 210042
3 中国科学院大学, 北京 100049
在光学镜面相位恢复检测中,由于CCD相机的横向失调和光路中倾斜误差的存在,采集图像会发生错位,影响检测结果的准确性。为了克服光路校准带来的困难,基于快速傅里叶变换图像配准算法以及梯度相位恢复算法,提出了亚像素图像配准相位恢复 (SIRPR) 算法。通过仿真,验证了该算法对于光路的横向偏移和镜面倾斜具有良好的矫正作用。对一块直径为110 mm的凹面反射镜进行实验测量,并利用SIRPR算法处理含明显错位光斑的光强图,将计算获得的面形结果与干涉仪直接测量的结果进行对比,面形之差的方均根值为0.1047λ(λ为波长),验证了算法的准确性。
测量 相位恢复 相位测量 镜面检测 光学检测 光学制造 光学学报
2020, 40(13): 1312003
类维政 1,1,2,2,3,3袁吕军 1,1,2,2,*康燕 1,1,2,2苏志德 1,1,2,2
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
轮廓测量是非球面光学镜面的重要测量手段，然而在测量过程中由于测量坐标系与理论坐标系间存在偏离，测量结果中存在误差.本文分析了离轴非球面的测量坐标系与理论坐标系间的平移和偏转误差在面形结果中引入的测量误差形式，根据最小二乘原理建立优化函数，依照函数特性通过数值差分法快速求解梯度并利用非线性优化方法优化偏差，从而将该误差从测量结果中剔除.仿真分析表明这种方法能在镜面面形残差和测量系统的随机误差的影响下有效恢复镜面面形信息.利用该方法实际指导直径为570 mm的离轴椭球面的加工，经过四个周期的测量-研磨过程使该镜面面形误差的PV值从34.80 μm收敛至13.83 μm，RMS从3.28 μm收敛至1.89 μm.为了进一步比较，对一块220 mm×96 mm矩形离轴椭球面测量，验证了该方法测量异形离轴镜面的适用性和通用性.
离轴非球面 轮廓测量 面形恢复 非线性优化 光学镜面制造 Off-axis aspherical surface Profile measurement Reconstruction of mirror surface Nonlinear optimization Mirror fabrication 光子学报
2019, 48(12): 1212004
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
1 上海建桥学院珠宝学院, 上海 201306
2 上海张铁军翡翠股份有限公司, 上海 200010
3 华东理工大学分析测试中心, 上海 200237
4 华东理工大学宝石检测中心, 上海 200237
选取缅甸的白、淡粉紫和淡蓝紫3种颜色类型的翡翠样品,测试和分析了其元素和光吸收谱,并对其颜色成因进行了初步研究。结果表明,淡紫色翡翠样品含有少量的铁、锰和钛,而铬、钒、铜等元素的含量极低。除了Fe
3+的吸收峰之外,淡粉紫色翡翠光谱中还存在峰值位于566 nm处的宽吸收带,淡蓝紫色翡翠光谱中存在峰值位于534 nm处的宽吸收带及长波侧625 nm处的肩带,因此,淡粉紫色和淡蓝紫色翡翠分别由Mn
3+和Ti
3+离子致色。
光谱学 颜色成因 光吸收谱 淡紫色翡翠 缅甸 激光与光电子学进展
2019, 56(7): 073001
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 210042
3 中国科学院大学, 北京 100049
基于付科法的离轴非球面波面再现检测技术, 通过对付科检测过程的数学分析, 建立了离轴非球面波面再现的数学模型, 提出了波面整合算法, 通过对两幅阴影图灰度值积分、去倾斜及波面整合等数据处理再现出被检离轴非球面的波面误差.在被检离轴非球面两个方向的弥散斑分别为0.152 mm和0.284 mm时, 干涉检测得到其面形误差峰谷值为1.110 μm、均方根值为0.194 μm, 且两种检测方法的波面轮廓相一致.实验结果验证了基于付科法的离轴非球面再现技术的正确性, 可以应用于指导离轴非球面在细磨粗抛阶段的加工并且实现与精抛光阶段干涉检测的有效衔接.
测量 离轴非球面 付科法 光学检测 波面再现 Testing Off-axis aspheric surface Foucault test Optical testing Wavefront retrieval
Author Affiliations
Abstract
1 Gemstone Testing Center, East China University of Science & Technology, Shanghai 200237, China
2 Jewelry College, Shanghai Jian Qiao University, Shanghai 201306, China
3 Research Center of Analysis and Test, East China University of Science & Technology, Shanghai 200237, China
A light purplish red sapphire is heat treated in an airtight crucible. The sample changes little in color after receiving heat treatment at 1100°C, but turns to light blue and blue after being treated at 1200°C and 1300°C, respectively. Before heating, the UV-VIS absorption spectra of the sample are dominated by the 551 nm broad absorption band contributed by the d-electron transition A24→T24 of Cr3+. After heating, the UV-VIS absorption spectra are dominated by the 563 nm broad absorption band contributed by the intervalence charge transfer of Fe2+ Ti4+. The x ray photoelectron spectroscopy test reveals that the Fe2+ and Ti4+ ion contents increase with increasing temperature. The sapphire changing from light purplish red to blue in the heating process is owing to the fact that the Fe2+ and Ti4+ contents grow and the intervalence charge transfer of Fe2+ Ti4+ selectively absorbs UV-VIS light.
300.6550 Spectroscopy, visible 300.1030 Absorption 300.6170 Spectra Chinese Optics Letters
2016, 14(5): 053001
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 中国科学院大学, 北京 100049
近年来, 大口径、大非球面度、快焦比、高次非球面光学元件在天文光学、空间光学和地基空间目标探测与识别等领域得到了越来越广泛的应用。目前对此类光学元件的检测一般采用零位补偿法或消回程误差的非零位检测法。其中消回程误差的非零位补偿法处理过程复杂, 缺乏检测直观性, 且测量精度无法保证, 故在针对一些面形精度要求非常高的镜面时并不适用。以口径为1020 mm、焦比为1/0.5、非球面度为1.8 mm、高次项达6次的凹高次非球面反射镜检测为研究基础, 提出了分阶段设计零位补偿检验光路的新思路, 以满足此类镜面在粗抛、精抛、干涉仪检测等不同研制与检验阶段的需求。最终检测面形精度达到了λ/50。
光学设计 大口径非球面检测 非球面研制 零位补偿器设计 组合检验 激光与光电子学进展
2016, 53(12): 122201
1 华东理工大学宝石检测中心, 上海 200237
2 上海建桥学院珠宝学院, 上海 201306
3 华东理工大学分析测试中心, 上海 200237
在斯里兰卡Ratnapura 地区的蓝宝石样品中观察到丰富的流体包体(部分流体包体中含有无色针状包体)，形貌相似的深色板状矿物包体，以及3 组交角约为60°的红棕色针状矿物包体等。通过肉眼观测，研究人员对上述各类包体的矿物种类无法进行有效鉴别。利用激光共聚焦显微拉曼光谱仪对蓝宝石样品中的包体进行测试分析得出，深色矿物包体有两类，分别为磁铁矿和石墨；无色透明针状包体是位于液态CO2内的硬水铝石晶体；红棕色针状包体是赤铁矿，而不是易混淆的金红石针状包体。激光共聚焦显微拉曼光谱仪能够准确鉴定出蓝宝石中各种包体的种类，对不具备典型晶形的包体和常规仪器难以判别的包体十分有效。
光谱学 蓝宝石 拉曼光谱 包体 赤铁矿 石墨 激光与光电子学进展
2016, 53(3): 033004
1 华东理工大学宝石检测中心, 上海 200237
2 华东理工大学分析测试中心, 上海 200237
利用激光显微拉曼光谱仪，对市场上俗称“鸡血石”的6块产地不同的样品进行测试分析。测试得到6块样品的特征拉曼光谱，可为无损鉴定提供一定参考。临安市昌化镇玉岩山的3块鸡血石样品的“血”为同一种矿物，均为辰砂（HgS）；“地”包括地开石、高岭石、明矾石或石英等不同的矿物成分。临安市潜川镇紫溪村的鸡血石样品“血”为赤铁矿（α-Fe2O3），“地”为纯度较高的地开石。桂林鸡血石样品“血”为赤铁矿，而“地”是硬度较高的石英。贵州鸡血石样品的“血”是辰砂，“地”是黑色、灰色的碳酸盐矿物。各样品测得的X 射线粉晶衍射数据结果与激光显微拉曼光谱数据一致。
光谱学 鸡血石 拉曼光谱 辰砂 地开石 明矾石
