光学平面面形的高精度光纤点衍射移相干涉测量技术研究

研究利用光纤端面点衍射产生的理想球面波作为参考基准，实现光学平面的高精度(≤0.01λ)干涉测量。拟采用双光纤的点衍射移相干涉测量方案，通过引入平板分束镜，分两步测量得到被测平面镜的波差，再经角度修正得到准确的平面面形测量结果。由于点衍射球面波的精度相对于标准平面镜至少高出200倍以上，以高精度的点衍射球面基准来保证平面面形的测量精度，是本项目与普通平面干涉测量方法的本质区别。本研究将大幅度提高平面面形的测量精度，解决液面基准法极易受环境影响因而实用困难，三平板等绝对方法的测量过程复杂，效率低下，对旋转定位机构要求高等难题。有望为我国正在开展的超精密加工及紫外光刻重大专项研究提供一种新的高精度、高效率的平面面形干涉测量方法。

随着科技的飞速发展，平面光学元件的应用越来越广泛，精度要求也越来越高，使其面形高精度检测备受关注。而目前光学平面检测的方法有很多，可概括为两种：相对测量法和绝对测量法。其中，采用相对测量法得到的结果精度受标准面精度的制约，很难满足日益增长的高精度检测需要；而在绝对测量法中，由于其测量效率低、测量过程复杂等原因，很难广泛应用。因此实现平面高精度检测已经成为当前光学测量领域迫切需要解决的问题。. 分析表明：如果小孔直径为4λ，则衍射光束在数值孔径0.2时，其远场衍射球面偏差小于λ/10000。只要小孔足够小，即使小孔存在一定的变形，其远场衍射波面也仍然接近理想。本项目研究利用光纤端面点衍射产生的理想球面波作为参考基准，实现光学平面的高精度(≤0.01λ)干涉测量。首先利用光纤纤芯点衍射产生的理想球面波作为参考波面，与携带有被测平面镜面形信息的测量波面干涉，处理干涉图得到被测平面镜和平板分束镜的波差；第二步，移除被测平面镜，保持平板分束镜、参考光纤、CCD镜头以及其他光学元件固定不动，准确测得平板分束镜的波差；从第一次测量结果中减去平板分束镜的波差即得到被测平面镜的波差，再经角度修正得到被测平面镜的面形误差。. 由于点衍射球面波的精度相对于标准平面镜至少高出200倍以上，以高精度的点衍射球面基准来保证平面面形的测量精度，是本项目与普通平面干涉测量方法的本质区别。本研究大幅度提高了平面面形的测量精度，解决液面基准法极易受环境影响因而实用困难，三平板等绝对方法的测量过程复杂，效率低下，对旋转定位机构要求高等难题。为我国正在开展的超精密加工及紫外光刻重大专项研究提供了一种新的高精度、高效率的平面面形干涉测量方法。.