[發明專利]基于部分補償法的雙波長相移干涉非球面測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201711019962.1
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107764203B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 郝群;張麗瓊;胡搖;王劭溥;李騰飛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鮑文娟

1.一種基于部分補償法的雙波長相移干涉非球面測量方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、構建部分補償法雙波長相移干涉儀，稱為雙波長實際干涉儀，分時采集λ₁和λ₂的相移干涉圖，獲取與兩個單波長λ₁和λ₂對應的被測非球面波前的包裹相位和

步驟二、建模基于部分補償法的雙波長理想干涉儀，其中非球面設置為不包含面形誤差的標準非球面，通過光線追跡獲得雙波長理想干涉儀像面的剩余波前W₁₀和W₂₀，求解與兩個單波長對應的剩余波前的包裹相位和求解公式如下式(1a)(1b)所示，符號“\”表示取余：

步驟三、采用誤差分離和消除算法，首先消除已知波前變化量ΔW₀；將步驟一的結果，即被測非球面波前的包裹相位和分別減去步驟二的結果，即對應的剩余波前包裹相位和獲得只與被測非球面面形誤差相關的包裹相位分布和求解式如下式(2a)(2b)所示：

步驟四、根據和求解對應于合成波長λ_eq的，只與被測非球面面形誤差相關的像面波前W_eq,E，實現如下式(3)所示：

式(3)中的為合成波長λ_eq的相鄰像素包裹相位之差，ΔM_eq為干涉級次修正因子；

步驟五、根據和求解被測波前中對應于λ₁和λ₂的，只與被測非球面面形誤差相關的波前W_1E或W_2E，以波長λ₁為例，實現如下式(4)所示：

ΔM_1E為求解時的干涉級次修正因子；

步驟六、采用誤差分離和消除算法，消除未知波前變化量ΔW_E；根據W_eq,E，W_1E或W_2E，用W_eq,E修正具有2π模糊性的W_1E或W_2E數據，獲得對應于波長λ₁或λ₂的，只與被測非球面面形誤差相關的像面波前W_1rev或W_2rev；實現如下式(5)所示：

ΔW_eq,dif＝W_eq,E-W_1E-[W_eq,E'-W_1E'] (5a)

式(5a)中，W_eq,E′和W_1E′分別為在解包裹路徑上與W_eq,E和W_1E相鄰像素的波前差值，式(5b)中，<>表示對其中的取值進行四舍五入取整；

步驟七、根據W₁₀、W_1rev，或W₂₀、W_2rev，求解雙波長實際干涉儀的解包裹波前W_1T或W_2T，求解式如下式(6a)和(6b)所示：

W_1T＝W_1rev+W₁₀ (6a)

W_2T＝W_2rev+W₂₀ (6b)

步驟八、采用逆向迭代優化法，重構被測非球面的面形誤差W_{asp_fig}；在建模的雙波長理想干涉儀中，在波長λ₁或λ₂的理想干涉儀的標準非球面上附加澤尼克邊緣系數，用來描述被測非球面的面形誤差，然后以澤尼克邊緣系數為變量，以W_1T或W_2T為優化目標，在光學設計軟件中利用光線追跡和逆向迭代優化，從而精確重構出被測非球面的面形誤差W_{asp_fig}；

所述雙波長相移干涉儀，包括：第一激光器(1)、第二激光器(2)、第一狹縫(3)、第二狹縫(4)、第一平面鏡(5)、第一分束鏡(6)、擴束鏡(7)、準直鏡(8)、第二分束鏡(9)、標準平面鏡(10)、移相器(11)、部分補償鏡(12)、被測非球面(13)、第二平面鏡(14)、成像鏡頭(15)和稀疏陣列傳感器(16)；

在第一激光器(1)的輸出光束方向配置有第一狹縫(3)和第一平面鏡(5)，在第二激光器(2)的輸出光束方向配置有第二狹縫(4)和第一分束鏡(6)，在第一平面鏡(5)的反射光方向配置有第一分束鏡(6)，在第一分束鏡(6)的透射光方向配置有擴束鏡(7)和準直鏡(8)，在準直鏡(8)輸出的寬口徑平行光束方向配置有第二分束鏡(9)，在第二分束鏡(9)的透射光方向配置標準平面鏡(10)，在標準平面鏡(10)位置配置有移相器(11)，在標準平面鏡(10)的透射光方向配置有部分補償鏡(12)，在部分補償鏡(12)的后面配置被測非球面(13)，在第二分束鏡(9)的反射光方向配置有第二平面鏡(14)，在第二平面鏡(14)的反射光方向配置有成像鏡頭(15)，在成像鏡頭(15)的輸出光方向配置稀疏陣列傳感器(16)。