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非球面的检测方法

(2010-09-02 16:34:24)
标签:

光学检测!

杂谈

分类: 光学检测
起非球面的加工,首先要考虑的是如何进行非球面检测,而非球面的检测之所以成为问题,本质上讲,是其波前及其理想成像点不易获得。

通常用k值及高次项系数表示,从下图可以看到,K的绝对值越大,则偏离球面越远。

笔者曾进行K值为7.7的椭球面加工,结果表明检测元件的加工还是非常严格的,即难度较大。

http://www.sciencenet.cn/upload/blog/images/2008/9/200891916153290.jpg

 

1.    零检测法主要包括:传统零检测法(Conventioanl null test),全息法(Holographic Null test),计算全息法(Computer generated holograms)。

2.    非零检测法的内容较多,包括:切向剪切干涉法(Lateral Shear Interferometry),径向剪切干涉法,高分辨率探测器法(Hight density detector,亚耐奎斯特干涉法(Sub Nyquist interferometry), 长波干涉仪(Long wavelength holography),双波长干涉仪(Two wavelength interferometry),莫尔条纹法(Moire interferometry),哈特曼干涉仪(hartmann-shack aberrometry)。

以下对这些方法进行些概述,由于内容较多,进行与原理图描述,如有进一步需要,请参照关键词进行检索。  

 

 

 

http://www.sciencenet.cn/upload/blog/images/2008/9/2008919161551183.jpg

 

 

上图对不同类型的二次非球面进行检测,这些方法是比较简单实用,但仍需灵活处理,比如相对孔径较大或者存在中心遮拦时。更为重要的是当非球面(even aphere)存在高次项时,则上述方法就不能应用。

 

http://www.sciencenet.cn/upload/blog/images/2008/9/200891916168496.jpg

这时采用上图所示的offner补偿法就更为实用,他的公差配合较为合理,能够达到较高的精度(PV>1/5波长)。

 

 

,还需要更新颖的解决方案,即计算全息法,本质思想是利用全息概念产生在线被捡面。由美国人首先提出,根据计算产生所需的全息图,在实验中利用刻画和其他工艺制备所需的全息板,该方法也可以达到很高的检测精度。

 

 

 

http://www.sciencenet.cn/upload/blog/images/2008/9/2008919161616824.jpg

 

 

如果提高检测,减小波长是很好的选择,但有时需要降低检测的灵敏性,如表面粗糙度不好,面形误差很大,这点从上图就可看出来。

采用长波段后,难度提高了,因为看不见,光路难调整,而且这个波段激光往往高功率,得小心眼睛:),不知道什么时候就反射到眼睛里,把眼睛黄斑烧个洞。呵呵!

图中的检测效果也不必非要用长波激光来实现,还有别的方法,利用单波段可见光范围完全可以实现长波段的效果。

 

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http://www.sciencenet.cn/upload/blog/images/2008/9/2008919161629105.jpg

大动态范围测量还有莫尔条纹法,如上图。

 

 

哈特曼-肖克法是测量波前方向的,也可以实现大动态范围,还能保持一个波长以内的检测精度。核心元件是微透镜阵列,自适应光学中尤其有用。

http://www.sciencenet.cn/upload/blog/images/2008/9/2008919161635246.jpg

 

 

另外,非球面检测中也发展出了一些特殊的方法,上图中的切向剪切法就是,是波前自己与自己比较,可以看到干涉条纹直观上是慧差,其灵敏度随着剪切量而变化,越到边缘越不灵敏,这对于非球面检测不利。

 

 

http://www.sciencenet.cn/upload/blog/images/2008/9/2008919161650777.jpg

 

 

图中所示是径向剪切法,即进行了径向压缩,无论是径向剪切还是切向剪切,这实际上实现了一种算法,有其独特的应用!

总体上来讲,高精度的非球面光学检测主要分为零检测法(Null Test)和非零检测法(Non-Null test)。

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