1996年,C。Evans等[7]提出了斜入射干涉测量面形的绝对检测技术。该方法通过一次正入射测量和一次斜入射测量,得到被测镜面x方向对称轴的轮廓。两次测量光路分别如图1。1所示。 图 1。1 Evans 的斜入射绝对检测技术 (a) 斜入射装置, (b) 正入射装置81754
斜入射测量时,干涉仪测量得到的面形数据 可表示为:
其中,, 为参考透射平晶A,参考反射平晶B以及待测件C的面形表达式, 为斜入射角。
正入射测量时,将被测镜C移出光路,测量得到的面形分布为
当x=0时,联立上两式即可得到C平面x方向对称轴上的绝对面形分布:
通过上述两次测量能够消除干涉仪的参考镜面形对测量结果的影响。此外,该方法仅需一块透射平晶参与测量。该方法的缺陷是只能得到一条轮廓线上的绝对面形分布,因此还需要研究镜面三维面形的绝对检测方法。
2000年,Peter de Groot[8]针对掠入射干涉法测量平面参数的要求,提出一种对称几何光路,采用利用衍射光栅进行分束和重组。几何测量光路借助一块参考镜校正待测波前和参考波前之间的相对反转,如图1。2所示。使用4um等效波长系统初步测试的结果显示,对于光滑平面与粗糙表面,测量重复性在 内均可达到20nm。此系统拥有适宜的工作距和大试场,适合生产测试,同时解决波前反转和光源相干性的问题。该方法的缺陷是无法测量凹陷表面和解决有陡峭观察角的测量问题。 掠入射衍射干涉光路图论文网
2003年,Han等[9]对掠入射干涉仪的三个主要误差源进行了分析和处理,包括:入射角误差、旋转角误差和夹角误差。首先从数学分析和实验结果两方面验证上述三项误差分别对测量精度和重复性的影响,然后,分别找出影响三项误差的因素,并进行抑制,以提高测量精度和重复性。其中所提出的处理方法也将是本文进行数值分析处理时借鉴和引用的方法。
2011年,刘兆栋等[10]借助自主研制的600 mm口径近红外相移平面干涉仪,基于斜入射检测方案对大口径碳化硅(SiC)平面反射镜进行了绝对测量。该测量方案可以实现大口径光学平面垂线方向的绝对面形检测,其测量方法是先在一标准的斐索干涉测试结构中测出空腔波面数据;然后将待测表面加入斜入射测量光路中,使待测件法线与入射光光轴成角,测得第二组波面数据。对两组波面数据处理后得到碳化硅平面反射镜中心垂线方向的绝对面形分布。该方案的优点是只需三次测量就能获取两条彼此垂直的直径上的绝对面形分布。但是,该方案无法检测整个平面绝对面形分布。
同年,韩志刚等[11]提出了基于斜入射的平面度绝对检测方案,以获得高反射率光学平面的绝对面形分布。该方法通过菲索干涉仪的空腔干涉以及两次斜入射测量得到三组波面数据,如图1。3所示,使用泽尼克多项式对三次测量的波面数据进行拟合,通过求解待测表面的旋转不变量和旋转因变量,从而得到整个平面的绝对面形。而传统的三面互检法只能得到各个表面某条直径上的绝对轮廓。该平面度绝对检验方法操作步骤简单,特别适合于高反射率光学表面的绝对面形检测。
斜入射绝对检验步骤
同年,马春桃等[12]提出了基于斜入射法干涉测量平面反射镜面形误差的方案,为了用小口径面形干涉仪完成对大口径光学镜面的检测,采用斜入射干涉测量,干涉图如图1。4所示,增大投影到待测件上的光斑尺寸,从而拓展了光学镜面检测的口径范围。推导了斜入射干涉平面反射镜面形的公式,并考虑了该方案可能会引入的误差。并对124mm 42mm的平面反射镜进行了正入射及不同斜入射角下的测量,并将斜入射测量结果与正入射测量结果相比较,其PV值及RMS值的相对误差仅为3%和0。9%,可以满足第三代同步辐射光束测量的标准。