【摘 要】
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随着非球面光学元件的广泛应用,对非球面光学元件的面形检测要求越来越高。光学干涉测量是其中一种常见的检测方法。在光学干涉法中,零位检测法虽然检测精度高,但所需的零位补偿器制造难度高且仅能实现“一对一”检测;相较于零位检测法,非零位检测法更具有通用性,且所需部分补偿透镜的制造难度相对较低,但是由此也带来了非零位补偿镜的设计,回程误差的处理等问题。论文围绕大口径非球面反射镜的面形检测展开研究,主要研究内
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随着非球面光学元件的广泛应用,对非球面光学元件的面形检测要求越来越高。光学干涉测量是其中一种常见的检测方法。在光学干涉法中,零位检测法虽然检测精度高,但所需的零位补偿器制造难度高且仅能实现“一对一”检测;相较于零位检测法,非零位检测法更具有通用性,且所需部分补偿透镜的制造难度相对较低,但是由此也带来了非零位补偿镜的设计,回程误差的处理等问题。论文围绕大口径非球面反射镜的面形检测展开研究,主要研究内容及成果如下:（1）基于部分补偿法设计了可用于大口径非球面反射镜面形检测的干涉检测系统,针对600 mm口径的大口径非球面反射镜给出了面形检测方案,构建了关键元件——部分补偿透镜的优化模型,进行了部分补偿镜的优化设计。并分析了所设计的部分补偿镜对不同参数非球面的补偿能力,可实现对于口径80～130 mm,F数1.65～2.6的非球面的补偿。（2）针对待测非球面在检测时存在的位姿误差将造成面形测量误差这一问题,在不同域上进行Zernike多项式拟合,分析其拟合精度并分析各项物理意义是否混淆。基于数据库匹配的方法进行轴向位姿误差校正,待测面实际轴向位置与理想位置的偏离量的测量误差可控制在微米量级;基于波前倾斜与慧差系数进行非轴向位姿误差校正,待测面非轴向位移误差与倾斜角度误差的测量精度分别可控制在微米与微弧度量级。（3）针对非零位检测中的回程误差校正及面形误差重构方法开展研究。采用逆向迭代优化算法重构单孔径面形误差,对给定待测面,当存在微米量级的位移误差或微弧度量级的非轴向倾斜角度误差时,重构之后残余误差的RMS值小于λ/50（λ=1550 nm）。采用多孔径逆向迭代优化算法对子孔径进行拼接进而重构全口径面形,对给定待测面,当存在微米量级的位移误差或微弧度量级的非轴向倾斜角度误差时,重构之后残余误差的RMS值小于λ/50（λ=1550 nm）。
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