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基于光强自标定移相算法检测光学面形

光学精密工程 2014年第8期22卷 2007-2013页

作者：刘江苗二龙曲艺隋永新杨怀江中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

考虑菲佐型波长移相干涉仪中波长可调谐激光器光强与调节电压之间的关系会对相位计算精度造成影响,本文提出了一种基于光强自标定的波长移相算法。首先,分析了波长可调谐激光器调节电压与输出光强之间的关系,建立了数学模型;然后,依据... 详细信息

考虑菲佐型波长移相干涉仪中波长可调谐激光器光强与调节电压之间的关系会对相位计算精度造成影响,本文提出了一种基于光强自标定的波长移相算法。首先,分析了波长可调谐激光器调节电压与输出光强之间的关系,建立了数学模型;然后,依据最小二乘判据,推导出了波长移相干涉仪的光强自标定移相算法。最后,实施了仿真实验,通过计算机生成背景光强具有一定变化的12幅干涉图,利用所提出的算法进行了相位恢复。结果表明,提出的算法可以很好地免疫激光器的光强变化,实现高精度的相位恢复。对口径为100mm的平面镜的测量结果显示RMS为0.005λ,PV为0.073λ。与ZYGO干涉仪测量结果的比较显示,两次测量面形的偏差RMS为0.0014λ,PV为0.022λ。得到的结果证明了算法的可行性及在菲佐型波长移相干涉仪中的实用性。

关键词：菲佐干涉仪波长移相移相算法光强自标定面形检测

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非球面非零位检测的逆向优化面形重构

光学学报 2014年第6期34卷 143-150页

作者：师途刘东张磊杨甬英沈亦兵浙江大学现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027

非球面的非零位检测较其零位检测而言具有更强的通用性,但非零位检测偏离了零位条件,所产生的回程误差给被测非球面的面形重构带来一定困难。针对非球面非零位检测中回程误差的校正与面形重构问题,提出了基于检测系统理论建模的非球面... 详细信息

非球面的非零位检测较其零位检测而言具有更强的通用性,但非零位检测偏离了零位条件,所产生的回程误差给被测非球面的面形重构带来一定困难。针对非球面非零位检测中回程误差的校正与面形重构问题,提出了基于检测系统理论建模的非球面面形逆向求解技术。该方法对实际检测系统进行理论建模,设置被测面面形为变量,以实际检测到的波前作为目标函数,通过拟合优化得到的结果进而重构出被测面面形。对逆向优化重构技术进行了仿真验证、实际检测和误差分析,实际测量口径为101.0mm的凹抛物面反射镜,检测结果与标准零位法测得结果一致,峰谷值和均方根值误差分别优于λ/20和λ/50。

关键词：测量面形检测逆向优化非零位系统误差分析

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利用相位差异法检测镜面面形

光学精密工程 2015年第4期23卷 975-981页

作者：马鑫雪王建立中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

为了验证相位差异波前检测器演示系统利用自带光源独立完成波前检测任务的能力,搭建了基于相位差异法检测镜面面形的实验平台。测试时在焦面和离焦面上同时采集短曝光图像,在已知离焦量的前提下解算出波前相位分布并恢复出目标,从而实... 详细信息

为了验证相位差异波前检测器演示系统利用自带光源独立完成波前检测任务的能力,搭建了基于相位差异法检测镜面面形的实验平台。测试时在焦面和离焦面上同时采集短曝光图像,在已知离焦量的前提下解算出波前相位分布并恢复出目标,从而实现对大镜面像差的估计。为了进一步验证相位差异测量方法的准确性,对相位差异法与高精度的ZYGO干涉仪得到的测量结果进行了比较分析。实验结果表明:两种方法获得的面形误差分布及误差的峰谷值(PV)和均方根值(RMS)一致性很好,而波前RMS的测量精度达到了2.83/1 000λ。得到的结果表明提出的相位差异法能有效地检测出镜面的像差,且准确性很好。

关键词：镜面面形面形检测相位差异法泽尔尼克多项式像差

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利用三坐标测量仪拼接检测大口径非球面面形

红外与激光工程 2014年第10期43卷 3410-3415页

作者：王孝坤中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033

为了利用三坐标测量仪实现对大口径非球面面形的检测,提出了大口径非球面面形三坐标拼接测试方法。对该方法的基本原理与具体的实现流程进行了分析和研究,并基于初级像差理论和最小二乘拟合建立了三坐标拼接检验大口径非球面综合优化数... 详细信息

为了利用三坐标测量仪实现对大口径非球面面形的检测,提出了大口径非球面面形三坐标拼接测试方法。对该方法的基本原理与具体的实现流程进行了分析和研究,并基于初级像差理论和最小二乘拟合建立了三坐标拼接检验大口径非球面综合优化数学模型。结合实例,对一口径为1 200 mm×434 mm的长条形SiC离轴非球面反射镜进行了两个子孔径的三坐标拼接检测,并将拼接测试结果与非球面全口径轮廓检测结果进行了比对,其PV值和RMS值的偏差分别仅为0.073μm和0.042μm;两种方法面形残差的PV值和RMS值分别为0.325μm和0.055μm。

关键词：面形检测大口径非球面三坐标测量仪子孔径拼接测试

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微光学元件面形的数字刀口检测技术

强激光与粒子束 2004年第2期16卷 137-140页

作者：张艳张蓉竹董军张均蔡邦维四川大学光电科学技术系四川成都610064

　微列阵光学元件的质量评价是光学测量中的一项新课题。将传统的刀口检测技术进行数字化改进后,用于微光学元件的面形检测,具有实时、定量、精度高的特点,在光学元件质量评价中有着重要意义。介绍了应用数字刀口检测反射式微镜列阵面... 详细信息

　微列阵光学元件的质量评价是光学测量中的一项新课题。将传统的刀口检测技术进行数字化改进后,用于微光学元件的面形检测,具有实时、定量、精度高的特点,在光学元件质量评价中有着重要意义。介绍了应用数字刀口检测反射式微镜列阵面形质量的原理和实验装置,详细论述了对CCD采集的阴影图进行图像处理的关键步骤:(1)精确测定每个像素的暗场阈值所对应的刀口位置;(2)确定与像素相应的面形区域的倾角误差;(3)对面形进行重构。最后结合具体实验进行了分析和讨论,实验所测得的面形误差为nm量级。

关键词：微镜列阵面形检测刀口检测数字化光学测量质量评价微列阵光学元件

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K-B镜面形高精度检测技术研究进展

中国光学 2020年第4期13卷 660-675页

作者：张帅侯溪中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院大学北京100049

以新一代同步辐射光源和全相干X射线自由电子激光为代表的先进光源已成为众多学科领域中一种不可或缺的研究工具。先进光源技术不断进步,驱动超精密光学制造快速发展,先进光源中关键聚焦光学元件K-B镜的面形精度是影响光源性能的重要指... 详细信息

以新一代同步辐射光源和全相干X射线自由电子激光为代表的先进光源已成为众多学科领域中一种不可或缺的研究工具。先进光源技术不断进步,驱动超精密光学制造快速发展,先进光源中关键聚焦光学元件K-B镜的面形精度是影响光源性能的重要指标,要求其在几十纳弧度以下。然而,高精度K-B镜面形检测技术依然存在较大技术挑战,一直是国内外研究热点。本文介绍了反射式轮廓测量技术即长程轮廓仪(LTP)、纳米测量仪(NOM)以及拼接干涉检测技术等典型K-B镜面形检测技术的基本原理,对比分析了其技术特点,综述了国内外K-B镜面形检测技术的研究现状和最新进展,对发展趋势进行了展望。

关键词： X射线光学 K-B镜光学测量面形检测拼接干涉

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基于图像的二次反射镜面形质量快速检测方法

上海电力大学学报 2022年第1期38卷 22-28页

作者：孙楠闫克丁上海晶电新能源有限公司上海201112 西安工业大学陕西西安710021

针对二次反射塔式太阳能热发电技术中二次反射镜面形精度要求高的特性,利用2种条纹方向正交的直条纹图案将待测面形分解为2个正交方向的像素偏差量,通过二次反射镜面形快速解算模型将像素偏差转换成镜面反射法线的偏差角,实现了待测面... 详细信息

针对二次反射塔式太阳能热发电技术中二次反射镜面形精度要求高的特性,利用2种条纹方向正交的直条纹图案将待测面形分解为2个正交方向的像素偏差量,通过二次反射镜面形快速解算模型将像素偏差转换成镜面反射法线的偏差角,实现了待测面面形的快速检测。然后,对二次反射镜样品进行面形检测,再将检测结果与基于关节臂测量机的检测结果进行了对比,结果表明2种检测方法的检测结果相符。

关键词：二次反射镜面形检测条纹图像条纹细化图像识别

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高精度面形坐标测量方法研究进展与应用

计量科学与技术 2024年第2期68卷 101-110页

作者：刁晓飞范芯蕊康岩辉中国计量科学研究院北京100029 哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所哈尔滨150080

随着光学元件加工技术的不断提升,复杂曲面光学元件在航空、航天、极紫外光刻等领域逐渐展露出其卓越的应用价值。全面回顾了高精度面形测量方法在复杂曲面光学元件研究中的进展和应用。重点关注通用性较高的坐标点扫描测量方法,详细介... 详细信息

随着光学元件加工技术的不断提升,复杂曲面光学元件在航空、航天、极紫外光刻等领域逐渐展露出其卓越的应用价值。全面回顾了高精度面形测量方法在复杂曲面光学元件研究中的进展和应用。重点关注通用性较高的坐标点扫描测量方法,详细介绍其发展历程和研究进展,分析讨论了不同方法的适用范围和优缺点。综合国内外先进的测量技术与方法,提出了一种基于微型干涉测头的标准非球面面形测量装置,以期解决面形测量仪器的量值统一和溯源问题,为复杂曲面的高精度测量提供了新的可行性方案。最后简要概括了复杂曲面测量领域的重点研究方向和可能的发展趋势。

关键词：计量学面形检测干涉测量坐标扫描标准装置检测技术

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基于图像识别的二次反射镜面形质量检测方法

计算机与数字工程 2022年第1期50卷 213-216,223页

作者：孙楠闫克丁上海晶电新能源有限公司上海201112 西安工业大学电子信息工程学院西安710021

针对二次反射技术中二次反射镜空间尺度较大、表面反射率高的特点,利用周期性分布的彩色编码板和图像识别方法获得彩色色块虚像的分布情况,通过与理想色块虚像分布的对比计算实际矢量与理想矢量的偏差角,再根据反射定律计算反射法线偏... 详细信息

针对二次反射技术中二次反射镜空间尺度较大、表面反射率高的特点,利用周期性分布的彩色编码板和图像识别方法获得彩色色块虚像的分布情况,通过与理想色块虚像分布的对比计算实际矢量与理想矢量的偏差角,再根据反射定律计算反射法线偏差角分布用于评估待测二次反射镜面形质量。通过仿真实验与样品试验进行验证,结果表明该方法能够实现高精度的、高效的二次反射镜面形质量检测,为二次反射聚光效率评估提供有效的数据支持,保证光热发电站的发电效率。

关键词：二次反射镜图像识别面形检测彩色编码板