光干涉方法一直是检验高精度光学平面较为有效及普遍的手段,通常检验一块高质量的平面需要使用更高质量的平面作为参考的基准。因此,测试精度极其受到参考平面精度制约。而平面作为光学零件在光学系统和工程仪器中被经常用到,其本身也是基本光学对象和几何测试对象。在光学干涉计量的领域中,平面波像差标准更是其他各种测试的基础,所以研究高精度标准平面的获得是极有必要的。一般采用相对测量法作为光学平面检测方法,其结果一般为实际平面相对于干涉仪误差或参考平面误差之间的偏差。在测量精度要求高于时,则必须消除干涉仪系统误差和参考平面的误差,由此提出了平面绝对检测理念。平面绝对检测,即通过消除干涉仪器的系统误差和参考平面误差对测量结果的影响,来得到绝对测试平面。在原理上,平面绝对检测是不引入干涉仪的系统误差和参考平面误差,而得到光学平面的绝对质量。77019

    随着计算机日益的发展和应用,实际光学波面可转化为数字波面,从而可以更方便的进行加减、旋转、分解和重构等处理,进一步促进发展了平面绝对检测技术。

    早在1893年Lord Rayleigh[1]就已经提出了液体平晶为干涉测量的平面标准参考平面,由于液体平面基本上具有与地球表面相等的曲率半径,用这样的液体表面作为基准参考面是很理想的,然而液体平面易受干扰,机械震动、毛细作用、蒸发、灰尘影响、温度梯度、静电荷分子引力作用、外界磁场作用等,以及液体的自身不均匀性都会使液面曲率发生变化,同时在运用液面作为干涉基准平面时,被测光学平面必须保持水平夹持,这样在万有引力作用的影响下,引起了被测平面下垂,也将引入较大误差,正是由于这种液面受到的影响因素较多,故而对实验条件的要求很严格,以至于这种方法一直难以称为现实。

    近年来光学平面绝对检测技术的测试方法主要可大致分为三面互检法,伪剪切干涉法和斜入射法等。

    传统的三面互检法在1976年由G。Schulz和J。Schwider[2][3]等人提出并发展,此方法主要通过将三面两两组合测量,进而计算出三个平面的绝对质量,但是此方法只能检测出沿着直径的几条线的轮廓。在传统的三面互检的方法的基础上,B。S。Fritz、Chiayu Ai和J。C。Wyant等人进行了多种方法的改善。论文网

    1984年B。 S。 Fritz[4]在传统的三面互检法的基础上进行改进,增加一侧旋转测量,提出了一种可以程序化的三面互检法,此方法利用了Zernike多项式[5][6][7]作为基底将三个平面的表面面型误差分解为一些正交基函数,接着利用最小二乘法的方法将这些基函数拟合得到被检三平面的绝对面型。这种方法不再像传统的三面互检法一样停留在测量几条线的轮廓,而可以得到整个被测平面的面型。这种方法虽然需要大量的计算,但是随着计算机技术的强大,均可以通过计算机代劳。此方法已在Veeco的商用干涉仪测试软件中运用并实施。

    1992年由Chiayu Ai和J。C。Wyant[8][9]提出了奇偶函数法,它同样是在传统三面互检法的基础上发展起来的,除了传统三面互检法的三次测量外,加入了使其中一个平面转45°、90°和180°的测量,总计共六次测量。这种方法将波面分别分解为偶一奇、奇一偶、偶一偶、奇一奇函数项,再根据六次测量的结果求出这四项的值。由于此方法多次应用旋转45°时的数据,引入了由于旋转带来的调整误差。

1996年由Chris J。Evans和Rovert N。Kestner[10]提出了通过N次旋转以消除系统的非旋转对称误差的检测方法,该方法主要是通过对被测平面进行N次360/N度旋转测量,并将N次测量结果进行计算,进而可以消除系统的非旋转对称误差。

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