上海光機(jī)所在光學(xué)元件多表面面形測量方面取得進(jìn)展

近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部在光學(xué)元件多表面面形測量研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以“Surface profile measurement of transparent parallel plates by multi-scale analysis phase-shifting interferometry (MAPSI)”為題發(fā)表于Optics and Lasers in Engineering。

在光學(xué)元件的多表面面形測量中，傳統(tǒng)的傅里葉相移干涉術(shù)（FTPSI，ZygoCorp.）主要通過利用傅立葉變換精確地重建光學(xué)表面輪廓。該測量方式也存在諸多局限，如對激光器指標(biāo)的要求較高，大量干涉圖的長時(shí)間采集使測量結(jié)果受環(huán)境振動(dòng)影響較大，需要用戶輸入精確腔長等問題。

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圖1.配備MAPSI的恒邁光學(xué)4英寸波長調(diào)諧移相干涉儀

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圖2.MAPSI在不同腔長下的測量結(jié)果對比

針對這些問題，研究人員提出的多尺度分析相移干涉術(shù)（Multi-scaleAnalysis Phase-shifting Interferometry，MAPSI）展現(xiàn)出了出色的性能。該技術(shù)的核心在于通過精心設(shè)計(jì)的移相步長和采樣數(shù)，在波長調(diào)諧移相期間實(shí)現(xiàn)精確的頻率分析和高精度波前重建，有效避免了傳統(tǒng)多表面面形干涉測試中常見的采樣不足和頻譜移動(dòng)問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與FTPSI相比，MAPSI僅需更少的圖像采樣（約為FTPSI的1/6~1/4），即可實(shí)現(xiàn)波前重構(gòu)的高測量重復(fù)性。其PV測量重復(fù)性和RMS測量重復(fù)性分別優(yōu)于0.055λ和0.012λ。MAPSI不僅顯著降低了對激光器調(diào)諧范圍的要求，減少了干涉圖的采集數(shù)量，而且其測量結(jié)果與用戶輸入的腔長準(zhǔn)確性無關(guān)，極大地提高了測量的便捷性。該工作在光學(xué)元件多表面面形測量中具有重要意義。

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2024.108432