[发明专利]大口径大偏离量非球面反射镜抛光过程中复合检测方法

摘要

大口径大偏离量非球面反射镜抛光过程中复合检测方法，属于空间光学技术领域，为解决现有零位补偿检测技术中大口径大偏离量非球面反射镜出现干涉条纹局部缺失问题，本发明的方法包括，一、设计并制作光学补偿器；二、搭建并标定干涉零位补偿检测光路；三、组建并调整哈特曼-拼接检测光路；四、哈特曼-拼接检测；五、非球面多周期加工和哈特曼拼接检测；六、组合检测与分析；七、非球面多周期加工和组合测试；该方法克服了大口径大偏离量非球面反射镜干涉检测阶段面形缺失的困难，且在最后精抛光阶段零位补偿方法和哈特曼-拼接检测方法可以相互对比和验证，从而确保检测的准确性和可靠性。

主权项

大口径大偏离量非球面反射镜抛光过程中复合检测方法，包括以下步骤：步骤一，设计并制作光学补偿器，根据待测大口径大偏离量非球面反射镜(7)的光学参数设计并制作光学补偿器(6)，使经过光学补偿器(6)的波面与待测非球面反射镜(7)吻合；步骤二，搭建并标定干涉零位补偿检测光路，依据光学补偿器(6)设计方案对抛光后的非球面反射镜(7)搭建零位补偿干涉光路，激光干涉仪(1)、光学补偿器及非球面反射镜(7)同轴放置，并利用激光跟踪仪(3)对非球面反射镜(7)几何参数进行测量和监测；其特征是，步骤三，组建并调整哈特曼‑拼接检测光路，利用激光跟踪仪(3)监测，保持原零位补偿测试光路不变，在原检测光路的激光干涉仪(1)与光学补偿器(6)之间安置半透半反镜(4)，安装并调整哈特曼波前传感器(5)，使其对准经非球面反射镜(7)反射后经过半透半反镜(4)再次反射的光束；若入射到哈特曼波前传感器(5)的波前有畸变，则其CCD焦面上得到的光斑将偏离理想位置，形成不规则的光斑阵列，通过计算这些散乱光斑的质心位置偏离理想位置的大小并运用波前重构算法即可将入射波前重构出来，从而得到待测非球面反射镜(7)的面形信息；步骤四，哈特曼‑拼接检测，由于哈特曼波前传感器(5)的通光孔径很小，其只能探测到大口径非球面反射镜(7)的部分面形信息，通过移动和调整哈特曼波前传感器(5)使其对准入射光束其他区域，从而可以测定大口径非球面反射镜(7)其它区域的相位分布，通过子孔径拼接算法可以重构得到大口径大偏量非球面反射镜(7)全口径的面形分布；步骤五，非球面多周期加工和哈特曼拼接检测，依据哈特曼‑拼接检测结果，对大口径大偏离量非球面反射镜经过多个周期的加工，直至全口径拼接面形的PV值优于5λ；步骤六，组合检测与分析，当全口径拼接面形的PV值小于5λ时，利用干涉仪零位补偿测试光路对非球面进行全口径测量，这时非球面的面形误差已经较小，干涉仪能够分辨测试到全口径的面形信息，并将全口径零位补偿检测结果与哈特曼‑拼接测量结果进行对比和分析，当两种测试方法所得到的面形分布一致，且其PV值和RMS值的相对偏差都小于10％时，利用两种测试方法的综合分析结果指导非球面进行后续精抛光；若两种测试方法所得到的面形分布不一致，且其PV值和RMS值的相对偏差都大于10％，则需仔细精确测定和调整测试光路，并再次进行两种方法测试和比对，直至满足精度要求；步骤七，非球面多周期加工和组合测试，利用全口径零位补偿和哈特曼‑拼接两种方法组合检测综合分析得到的全口径面形数据对大口径非球面进行多个周期的确定性精密加工，直至其全口径面形的RMS值优于1/50λ，从而满足了设计要求，完成对大口径大偏离量非球面反射镜的加工和测试。