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补偿法检测非球面的若干关键技术研究

郭培基  
【摘要】: 补偿法是高精度光学非球面检测的一种主要方法,本文针对补偿法检测非 球面时必需解决的几个关键技术进行了研究,为高精度补偿器的设计与研制成 功提供了有力的技术支持。 补偿法检测非球面的核心部件是高精度的补偿器,而为得到高精度的补偿 器,必需解决如下几个关键技术: 1.在光学设计的同时必须要考虑补偿器设计的可能性,本文以新一代高 密度光盘系统的大数值孔径读出物镜的设计为例说明上述两者之间的密不可 分;补偿器各参数的公差要求应低于现有的工艺水平,本文对所设计物镜的小 尺寸、大偏离量非球面模芯的补偿器进行了详尽的分析,结果表明在现有的工 艺水平下提出的补偿器结构能满足检测的需要。 2.高精度补偿器的光学材料光学均匀性必需进行严格的定量检测,为此 本文研究了光学玻璃材料光学均匀性的高精度检测技术,成功研制了国内首台 大口径(口径可达300mm)、高精度的数字光学均匀性测量仪,其检测精度可 达1×10~(-6),从而成功解决了高质量光学材料光学均匀性的高精度测量问题; 另外本文还提出了两种新的光学玻璃材料光学均匀性的绝对测量方法。 3.在高精度补偿器中有时难以避免的要用到大曲率半径面,而这种表面 的检测是光学检测中的一个难题,本文提出了一种基于折射率微差原理的长焦 距发生器,其对曲率半径的检测精度可优于0.1%,对面形的检测精度可达到 λ/150(RMS)。从而成功解决了大曲率半径面(特别是凸面)的高精度测量问 题。 4.补偿器和被检面之间的相对位置关系到检测结果是否正确,本文以调 整较为困难的非轴对称光学元件为例,采用计算机辅助分析的方法研究了凹柱 面镜补偿法检测时补偿器的调整,得到了满意的结果,这为今后高精度离轴非 球面检测时的计算机辅助调整打下了坚实的基础。 综上,本文解决了补偿法检测非球面时必需解决的几个关键技术,这必将 中国科学院博士学位论文 摘 要 提高我国检测高精度检测非球面的能力,促进我国非球面的研制与应用,这对 提高我国国防工业、光电信息业的竞争能力有重要意义。


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