[发明专利]基于重力变形和折射率非均匀性补偿的大口径立式绝对检验方法

说明书

本发明公开了一种基于重力变形和折射率非均匀性补偿的大口径立式绝对检验方法，包括：设置3个大口径光学平晶，初始状态时平晶Ⅰ的工作面为A，平晶Ⅱ的上表面为B而下表面为C，平晶Ⅲ的工作面为D，平晶Ⅰ作为参考镜、平晶Ⅱ作为中介平晶、平晶Ⅲ作为测试镜；进行六次测量；利用有限元方法得到平晶Ⅱ的重力变形量，利用上述的部分测量组合得到平晶Ⅱ的折射率非均匀性，补偿两种因素在测量中的影响；利用旋转对称函数性质求得面形的旋转对称项；利用误差迭代法求得面形的旋转非对称项；得到平面A、B、C、D各自的绝对面形分布。本发明补偿了大口径光学平晶重力变形和折射率非均匀性对测量的影响，而且能够保证各自面形在所有频率的信息。

技术领域

本发明属于光干涉计量技术领域，特别是一种基于重力变形和折射率非均匀性补偿的大口径立式绝对检验方法。

背景技术

大孔径激光干涉仪是一种高精度非接触的光学器件，可用于天文探测、芯片制造和高能激光等。光学元件的质量，例如表面的精度，影响了这些领域的发展。目前，绝对检验是实现真实表面检测的最有效和最受欢迎的方法。在进行大口径立式绝对检验时，尤其是大于300mm口径的检验，平晶因重力而产生的表面变形和透射平晶时的折射率非均匀性一直是影响其检测效果的两种关键因素。因此，分析用于大口径立式绝对检验时这两种因素的补偿方法是现在的热点问题。当实现两种因素的补偿时，真实有效的绝对面形分布才能获得。

1967年，G.Schulz和J.Schwider最早报道了无参考基准的绝对面形求解方法，即三面互检法，该方法能够得到两条直径上的绝对轮廓线。之后，Fritz提出了一种基于Zernike多项式拟合的三面互检法，可以有效获得全口径绝对面形，但丢失了部分高频信息。进一步地，Ai和Wyant提出了基于奇偶函数法的三面互检法，将面形分成奇偶项、偶奇项、偶偶项和奇奇项，并分别求解。该方法可以获得完整的频率信息。但是，上述方法都适用于小口径的绝对检验，忽视了平晶变形和折射率非均匀性对测试结果的影响，这在大口径立式绝对检验中无法避免。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效的基于重力变形和折射率非均匀性补偿的大口径立式绝对检验方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于重力变形和折射率非均匀性补偿的大口径立式绝对检验方法，包括以下步骤：

步骤1，平晶设置：设置3个大口径光学平晶，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，初始状态时平晶Ⅰ的工作面为A，平晶Ⅱ的上表面为B而下表面为C，平晶Ⅲ的工作面为D，平晶Ⅰ作为参考镜、平晶Ⅱ放置在中间作为中介平晶、平晶Ⅲ作为测试镜；

步骤2，进行六次测量：1)平面A和平面B进行相对测量，其中包含了平晶Ⅱ的重力变形，记作M₁；2)平面A和平面C进行相对测量，该测量透过了平面B，而且包含了平晶Ⅱ的重力变形和折射率非均匀性，记作M₂；3)平面A和平面D进行测量，该测量透过了平面B和平面C，而且包含了平晶Ⅱ的折射率非均匀性，但是平晶Ⅱ的重力变形在光程计算中已被抵消，记作M₃；4)拿走平晶Ⅱ，平面A和平面D之间直接进行相对测量，记作M₄；5)沿y轴翻转平晶Ⅱ后重新放回中间位置，平面A和平面C进行相对测量，其中包含了平晶Ⅱ的重力变形，记作M₅；6)沿z轴逆时针旋转平晶Ⅱ一定角度，平面A和平面C进行相对测量，其中包含了平晶Ⅱ的重力变形，记作M₆；

步骤3，利用有限元方法得到平晶Ⅱ的重力变形量，利用上述的部分测量组合得到平晶Ⅱ的折射率非均匀性，补偿重力变形和折射率非均匀性在测量中的影响；

步骤4，利用旋转对称函数性质求得面形的旋转对称项；

步骤5，利用误差迭代法求得面形的旋转非对称项；

步骤6，得到平面A、B、C、D各自的绝对面形分布。