离轴凸非球面的双CGH检测研究

离轴凸非球面的检测一直是光学检测的难点，而在非球面系统中，特别是在高性能的国防、空间遥感及科研等光学系统中离轴凸非球面又常常不可避免，并且应用还越来越广。本项目研究一种双CGH检测离轴凸非球面方法的原理及相关技术基础，通过研究将提出其光路布置方案和系统及相关CGH的设计方法，并建立一个检测的原理试验系统。本研究将为高精度离轴凸非球面的检测提供一种新方法，此方法设计时只针对需要的非球面离轴部分，可以实现用较小的辅助光学元件检测大口径的凸非球面元件，且参考光与检测光基本共路，抗干扰能力强，同时此技术也可用于一般凸非球面和凸自由曲面的检测，因此它不但对发展高性能的离轴非球面系统具有重要作用，还可促进最新的自由曲面技术的发展。

离轴凸非球面的检测一直是光学检测难点，而在非球面系统中，特别是高性能空间遥感和科研等光学系统中离轴凸非球面又常常不可避免，并且应用越来越广。本项目研究一种双CGH检测离轴凸非球面的原理及相关技术，确定了两种光路布置方案，一种是被检面用作内反射面和透射面，另一种是被检面用作外反射面；确定了系统中各部件的作用和设计方法；研究了CGH的结构与其各衍射能量的关系，确定了能实现参考光和检测光合理匹配的衍射级，提出了两种参考光和检测光能量满足1:1的CGH结构方案；提出了在正交方向加倾斜载频（即2块CGH加倾斜载频的方向互相垂直）并辅以小孔滤波的方法分离系统的杂散干涉光；研究了系统的误差和调整技术，提出了两CGH相对位置的复位方法——圆光栅莫尔条纹对准法和十字线对准法，实验证明了圆光栅莫尔条纹对准法复位双CGH相对位置和倾斜载频并辅以小孔滤波分离系统杂散干涉光的可行性；针对凸自由曲面实例设计了双CGH检测系统，针对离轴凸非球面实例，设计并建立了双CGH检测离轴凸非球面的实验系统，实例离轴凸非球面的检测结果为RMS0.104λ（λ=0.6328μm，下同），PV0.471λ，结果表明此法可用于离轴凸非球面的测量。该方法设计时只针对需要的非球面离轴部分，可以实现用较小的辅助元件检测大口径的离轴凸非球面元件，且参考光与检测光基本共路，抗干扰能力强，此技术还可用于一般凸非球面和凸自由曲面的检测,因此它能促进高性能离轴非球面和自由曲面特别是大口径离轴非球面和自由曲面技术的发展。