長(zhǎng)春光機(jī)所在超大口徑非球面光學(xué)反射鏡檢測(cè)上獲新突破
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日，長(zhǎng)春光機(jī)所光學(xué)系統(tǒng)先進(jìn)制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張學(xué)軍院士研究團(tuán)隊(duì)在光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域取得了重大突破。他們提出了一種基于等效曲面的計(jì)算機(jī)生成全息圖(CGH)檢測(cè)精度校驗(yàn)方法，并成功利用小口徑高精度輪廓儀實(shí)現(xiàn)了對(duì)超大口徑非球面反射鏡CGH補(bǔ)償元件的高精度標(biāo)定，精度達(dá)到優(yōu)于λ/150(λ=632.8 nm)的水平。
大口徑非球面反射鏡是一種關(guān)鍵的光學(xué)元件，廣泛應(yīng)用于高分辨率空間對(duì)地觀測(cè)、深空探測(cè)和天文觀測(cè)系統(tǒng)中。其制造技術(shù)水平對(duì)國(guó)防安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、基礎(chǔ)科研能力具有重要意義。大口徑非球面反射鏡表面形狀往往要求達(dá)到納米級(jí)精度，不僅制造工藝難度大，對(duì)于控制表面形狀精度的檢測(cè)工具也要有很高的要求。
目前，CGH補(bǔ)償干涉檢測(cè)技術(shù)是大口徑非球面反射鏡的面形精度檢測(cè)廣泛應(yīng)用的唯一且精度最高的檢測(cè)方法，但如何準(zhǔn)確標(biāo)定CGH檢具的測(cè)量精度一直是業(yè)界的研究難點(diǎn)。
張學(xué)軍院士的研究團(tuán)隊(duì)通過模擬非球面波前傳播過程，設(shè)計(jì)并制造了小口徑的等效元件，使其在自準(zhǔn)直測(cè)量光路中與超大口徑非球面反射鏡完全等效。利用這一等效元件，研究團(tuán)隊(duì)成功采用小口徑高精度輪廓儀對(duì)超大口徑非球面反射鏡的CGH補(bǔ)償元件進(jìn)行了高精度標(biāo)定。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用CGH干涉補(bǔ)償法和高精度輪廓檢測(cè)法分別檢測(cè)等效曲面元件的面形精度，兩者結(jié)果均優(yōu)于RMS 10 nm，且點(diǎn)差結(jié)果僅優(yōu)于RMS 6 nm。進(jìn)一步的分析表明，兩種方法測(cè)量得到的面形誤差在全頻段上表現(xiàn)出良好的一致性，特別是在中低頻段，差值面形誤差的平均值僅為4 nm。這一結(jié)果表明，研究團(tuán)隊(duì)提出的基于等效曲面的CGH檢測(cè)精度校驗(yàn)方法具有很高的可靠性和準(zhǔn)確性。
這一創(chuàng)新性的研究成果已經(jīng)以“Accuracy verification methodology for computer-generated hologram used for testing a 3.5-meter mirror based on an equivalent element”為題，在Light: Advanced Manufacturing期刊上發(fā)表。
這項(xiàng)研究的成功不僅為大口徑非球面反射鏡的高精度檢測(cè)提供了新的技術(shù)途徑，也為光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展注入了新的活力。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，相信這一方法將在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)光學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步。
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