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光学学报 2011年第11期31卷 117-123页

作者：李顺巩岩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 中国科学院研究生院北京100049

为了提高使用长程轮廓仪对筒状超光滑非球面进行面型测量的精度,研究并总结了测量过程中常见的误差源及校正方法。针对测量过程中对结果影响较大的转台转轴与待测筒状镜光轴之间的倾斜和偏心误差做了详细的分析,提出利用数据处理校正这... 详细信息

为了提高使用长程轮廓仪对筒状超光滑非球面进行面型测量的精度,研究并总结了测量过程中常见的误差源及校正方法。针对测量过程中对结果影响较大的转台转轴与待测筒状镜光轴之间的倾斜和偏心误差做了详细的分析,提出利用数据处理校正这部分误差的方法。编写了相应的数据处理程序,通过数值模拟实验对该程序进行了验证。实验结果表明,该程序能够有效去除转台转轴与待测镜之间倾斜和偏心产生的系统误差,提高长程轮廓仪用于筒状镜面型测量时的测量精度。在转台转轴与待测镜之间具有5μm的偏心和大约1′的倾斜时,使用该程序还原50nm量级的面型轮廓,还原精度为均方根值(RMS)2.8nm,峰谷值(PV)18.5nm。

关键词：光学测量误差分析数据处理长程轮廓仪掠入射望远镜 X射线光学

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基于多光束干涉的长程轮廓仪

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光学学报 2014年第3期34卷 251-257页

作者：李晶巩岩(指导) 廖家胜张巍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

为提高长程轮廓仪(LTP)面型检测的精度,提出一种使用波面型等光程多光束分束器的LTP。该分束结构可将入射光束分成若干束等光强等光程的相干光。在理论上分析计算了傅里叶变换(FT)透镜焦平面上干涉条纹的位置和强度分布,探究了零级干涉... 详细信息

为提高长程轮廓仪(LTP)面型检测的精度,提出一种使用波面型等光程多光束分束器的LTP。该分束结构可将入射光束分成若干束等光强等光程的相干光。在理论上分析计算了傅里叶变换(FT)透镜焦平面上干涉条纹的位置和强度分布,探究了零级干涉主极大条纹宽度、振幅和±1级干涉主极大条纹振幅与多光束分束器各结构参数之间的关系。通过选取合适的参数设计了基于多光束干涉原理的新型分束器,并与传统分束器进行了仿真实验比较,设计了测量系统中的准直镜和FT透镜,在Zemax软件中建立了完整的光学系统模型,并对该模型进行了实验验证。结果表明多光束干涉长程轮廓仪可以实现对被测表面斜率的测量,其在探测面上的干涉条纹宽度比传统双光束干涉窄,光强也更加集中,可以提高LTP的测量精度。

关键词：测量长程轮廓仪分束器多光束干涉

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光学扫描型长程轮廓仪关键技术研究

光学扫描型长程轮廓仪关键技术研究

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作者：廖家胜中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

离轴筒状超光滑非球面主要应用于软X射线/极紫外波段的掠射光学系统，是用于空间天气预报的软X射线望远系统的主要结构。目前，面形检测是研制筒状非球面的关键和难点。国内由于缺少筒状物镜非球面面形检测方法与设备已严重制约了我国软... 详细信息

离轴筒状超光滑非球面主要应用于软X射线/极紫外波段的掠射光学系统，是用于空间天气预报的软X射线望远系统的主要结构。目前，面形检测是研制筒状非球面的关键和难点。国内由于缺少筒状物镜非球面面形检测方法与设备已严重制约了我国软X射线空间探测望远镜及相关光学仪器设备的研制。细光束干涉扫描方法是当前国际上用于非常规光学元件面形测量的先进技术之一。针对离轴筒状非球面的检测，本文基于细光束干涉原理设计了一台三维扫描型长程轮廓仪(LTP)。相比于已有的LTP，该LTP采用了新的分束结构光束调制器，理论分析和MATLAB仿真结果表明光束调制器可以获得更高的探测精度;同时三维扫描型LTP系统中改变了导轨和转台的工作模式，有效避免了测量时被测面由于受自身重力影响而导致的镜面变形。文中利用ZEMAX软件对LTP光学结构进行了仿真，仿真结果证明三维扫描型LTP系统是可行的，此外自行设计的准直镜和FT透镜也满足LTP测量精度要求。针对三维扫描型LTP的误差源，本文先对其进行了分类，对其中影响较大的误差源进行了精确分析并提出了相应的校正方法。为了验证三维扫描型LTP系统的可行性，利用已有的器件搭建了一个二维长程轮廓仪光路，主要为了检测CCD上干涉条纹的大小、形状以及轮廓仪的稳定性，以为最终三维扫描型LTP光学平台的搭建做准备。在测量数据处理方面，利用双臂旋滤波和阈值滤波对干涉条条纹进行滤波，然后用二维导数符号二值法对条纹进行粗定位，用多项式拟合对条纹进行精定位，定位精度可达0.1个像素。选择几种积分算法对被测面面型进行重构，利用面型评价函数如RMS粗糙度、PV、功率谱密度、自相关函数等对被测面型进行评价。最后，本文模拟了一个筒状抛物镜面，利用以上几种积分算法对其进行面型重构，同时利用面形评价函数对重构面形进行评价，以检验各种积分算法的性能。

关键词：筒状非球面长程轮廓仪分束器面型重构面型评价

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大口径大曲率半径光学元件的高精度检测

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光学精密工程 2011年第6期19卷 1207-1212页

作者：杨李茗叶海仙成都精密光学工程研究中心四川成都610041

针对目前已有的光学检测设备无法实现大口径大曲率半径光学元件高精度检测的问题,提出利用长程轮廓仪(LTP)来进行大口径大曲率半径(正、负)光学元件的精确测量,并通过实验证明了LTP检测大曲率半径光学元件的优势。分析计算了LTP测量曲... 详细信息

针对目前已有的光学检测设备无法实现大口径大曲率半径光学元件高精度检测的问题,提出利用长程轮廓仪(LTP)来进行大口径大曲率半径(正、负)光学元件的精确测量,并通过实验证明了LTP检测大曲率半径光学元件的优势。分析计算了LTP测量曲率半径的算法精度,设计了合理的机械结构进行旋转测量,得到了全口径的曲率半径分布。最后与球径仪、刀口仪的测量结果进行了对比。对R=37.108m和R=41.065m的球面镜测量结果显示,LTP的测量重复性在0.05%以内,与球径仪、刀口仪的测量值相差均在0.05%以内。研究结果表明,LTP可以用来解决目前几十米的大R曲率半径光学元件难以高精度测量的难题。

关键词：长程轮廓仪曲率半径测量算法精度旋转测量

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