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长春光机所在超大口径非球面光学反射镜检测上获新突破
2024年06月18日 09:53:48
来源：Ky开元集团 作者：宋池 点击量：8497
中科院团队提出高精度CGH检测法，实现大口径反射镜高精度标定，突破光学检测极限。
【化工仪器网 项目成果】近日，长春光机所光学系统先进制造重点实验室张学军院士研究团队在光学检测领域取得了重大突破。他们提出了一种基于等效曲面的计算机生成全息图(CGH)检测精度校验方法，并成功利用小口径高精度轮廓仪实现了对超大口径非球面反射镜CGH补偿元件的高精度标定，精度达到优于λ/150(λ=632.8 nm)的水平。
大口径非球面反射镜是一种关键的光学元件，广泛应用于高分辨率空间对地观测、深空探测和天文观测系统中。其制造技术水平对国防安全、国民经济建设、基础科研能力具有重要意义。大口径非球面反射镜表面形状往往要求达到纳米级精度，不仅制造工艺难度大，对于控制表面形状精度的检测工具也要有很高的要求。
目前，CGH补偿干涉检测技术是大口径非球面反射镜的面形精度检测广泛应用的唯一且精度最高的检测方法，但如何准确标定CGH检具的测量精度一直是业界的研究难点。
张学军院士的研究团队通过模拟非球面波前传播过程，设计并制造了小口径的等效元件，使其在自准直测量光路中与超大口径非球面反射镜完全等效。利用这一等效元件，研究团队成功采用小口径高精度轮廓仪对超大口径非球面反射镜的CGH补偿元件进行了高精度标定。
实验结果显示，采用CGH干涉补偿法和高精度轮廓检测法分别检测等效曲面元件的面形精度，两者结果均优于RMS 10 nm，且点差结果仅优于RMS 6 nm。进一步的分析表明，两种方法测量得到的面形误差在全频段上表现出良好的一致性，特别是在中低频段，差值面形误差的平均值仅为4 nm。这一结果表明，研究团队提出的基于等效曲面的CGH检测精度校验方法具有很高的可靠性和准确性。
这一创新性的研究成果已经以“Accuracy verification methodology for computer-generated hologram used for testing a 3.5-meter mirror based on an equivalent element”为题，在Light: Advanced Manufacturing期刊上发表。
这项研究的成功不仅为大口径非球面反射镜的高精度检测提供了新的技术途径，也为光学检测领域的发展注入了新的活力。未来，随着技术的进一步发展和完善，相信这一方法将在更多领域得到广泛应用，推动光学技术的不断进步。
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