Detecção automática interferométrica de superfícies asféricas de alta ordem baseada em matriz de sensibilidade

GUO Naiquan ,  

ZHOU Man ,  

ZHANG Xin ,  

LI Mingzhuo ,  

HU Haixiang ,  

XUE Donglin ,  

摘要

A medição de interferência de alta precisão para superfícies asféricas de alta ordem é uma etapa chave no processamento óptico ultrafino. A inspeção interferométrica manual tradicional depende da experiência de especialistas, tem baixa eficiência e é difícil atender à demanda de inspeção em massa. Com base na cinemática de corpo rígido e na teoria das aberrações Fringe Zernike, foi derivada uma expressão rigorosa da função de sensibilidade de cinco graus de liberdade para superfícies de simetria rotacional. Para as superfícies asféricas de alta ordem, utilizou-se integração numérica para completar a integral de projeção Zernike, evitando o truncamento aproximado de baixo grau dos métodos analíticos convencionais. A modelagem pode ser feita usando apenas o parâmetro de altura da superfície, sem necessidade de calibração empírica ou modelagem completa do sistema óptico; considerando que o método tradicional dos mínimos quadrados não resolve o acoplamento entre erros de forma e aberrações de desalinhamento, foi proposta uma estratégia de inversão por mínimos quadrados ponderados. Ao ajustar dinamicamente os fatores de peso nos modos principais, a poluição do acoplamento dos erros de forma na inversão da pose foi efetivamente suprimida, melhorando a precisão de detecção. Os resultados experimentais mostram que, na validação com desalinhamento conhecido, o erro de calibração de cinco graus de liberdade não excedeu 3,5%; na validação com desalinhamento desconhecido, o método tradicional não convergiu normalmente, o erro RMS introduzido pelo desalinhamento do caminho óptico foi de 0,113λ; após duas iterações do método dos mínimos quadrados ponderados, convergiu para um erro RMS de 0,004λ (λ=632,8 nm). Este método fornece uma solução eficiente e confiável para a inspeção interferométrica em lote de superfícies asféricas de alta ordem.

关键词

detecção de superfícies asféricas;matriz de sensibilidade;mínimos quadrados ponderados;alinhamento automático

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