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長春光機所在超大口徑非球面光學(xué)反射鏡檢測上獲新突破
2024年06月18日 09:53:48
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點擊量：8283
中科院團隊提出高精度CGH檢測法，實現(xiàn)大口徑反射鏡高精度標定，突破光學(xué)檢測極限。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】近日，長春光機所光學(xué)系統(tǒng)先進制造重點實驗室張學(xué)軍院士研究團隊在光學(xué)檢測領(lǐng)域取得了重大突破。他們提出了一種基于等效曲面的計算機生成全息圖(CGH)檢測精度校驗方法，并成功利用小口徑高精度輪廓儀實現(xiàn)了對超大口徑非球面反射鏡CGH補償元件的高精度標定，精度達到優(yōu)于λ/150(λ=632.8 nm)的水平。
大口徑非球面反射鏡是一種關(guān)鍵的光學(xué)元件，廣泛應(yīng)用于高分辨率空間對地觀測、深空探測和天文觀測系統(tǒng)中。其制造技術(shù)水平對國防安全、國民經(jīng)濟建設(shè)、基礎(chǔ)科研能力具有重要意義。大口徑非球面反射鏡表面形狀往往要求達到納米級精度，不僅制造工藝難度大，對于控制表面形狀精度的檢測工具也要有很高的要求。
目前，CGH補償干涉檢測技術(shù)是大口徑非球面反射鏡的面形精度檢測廣泛應(yīng)用的唯一且精度最高的檢測方法，但如何準確標定CGH檢具的測量精度一直是業(yè)界的研究難點。
張學(xué)軍院士的研究團隊通過模擬非球面波前傳播過程，設(shè)計并制造了小口徑的等效元件，使其在自準直測量光路中與超大口徑非球面反射鏡完全等效。利用這一等效元件，研究團隊成功采用小口徑高精度輪廓儀對超大口徑非球面反射鏡的CGH補償元件進行了高精度標定。
實驗結(jié)果顯示，采用CGH干涉補償法和高精度輪廓檢測法分別檢測等效曲面元件的面形精度，兩者結(jié)果均優(yōu)于RMS 10 nm，且點差結(jié)果僅優(yōu)于RMS 6 nm。進一步的分析表明，兩種方法測量得到的面形誤差在全頻段上表現(xiàn)出良好的一致性，特別是在中低頻段，差值面形誤差的平均值僅為4 nm。這一結(jié)果表明，研究團隊提出的基于等效曲面的CGH檢測精度校驗方法具有很高的可靠性和準確性。
這一創(chuàng)新性的研究成果已經(jīng)以“Accuracy verification methodology for computer-generated hologram used for testing a 3.5-meter mirror based on an equivalent element”為題，在Light: Advanced Manufacturing期刊上發(fā)表。
這項研究的成功不僅為大口徑非球面反射鏡的高精度檢測提供了新的技術(shù)途徑，也為光學(xué)檢測領(lǐng)域的發(fā)展注入了新的活力。未來，隨著技術(shù)的進一步發(fā)展和完善，相信這一方法將在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，推動光學(xué)技術(shù)的不斷進步。
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