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長春光機所在超大口徑非球面光學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 作者：宋池 點擊量：8342
中科院團隊提出高精度CGH檢測法，實現大口徑反射鏡高精度標定，突破光學檢測極限。
【化工儀器網 項目成果】近日，長春光機所光學系統先進制造重點實驗室張學軍院士研究團隊在光學檢測領域取得了重大突破。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，精度達到優于λ/150(λ=632.8 nm)的水平。
大口徑非球面反射鏡是一種關鍵的光學元件，廣泛應用于高分辨率空間對地觀測、深空探測和天文觀測系統中。其制造技術水平對國防安全、國民經濟建設、基礎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補償干涉檢測技術是大口徑非球面反射鏡的面形精度檢測廣泛應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界的研究難點。
張學軍院士的研究團隊通過模擬非球面波前傳播過程，設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，兩者結果均優于RMS 10 nm，且點差結果僅優于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。
這一創新性的研究成果已經以“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途徑，也為光學檢測領域的發展注入了新的活力。未來，隨著技術的進一步發展和完善，相信這一方法將在更多領域得到廣泛應用，推動光學技術的不斷進步。
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