[发明专利]一种基于补偿器的离轴非球面镜零位检测对准方法

摘要

本发明公开了一种基于补偿器的离轴非球面镜零位检测对准方法，包括如下步骤：检测仪器与补偿器之间对准步骤，补偿器与离轴非球面镜之间对准步骤，分析解算非对准检测结果步骤，零位检测对准步骤。通过检测仪器检测得到非对准条件下的非对准检测结果，分析解算非对准检测结果，得到非球面镜各轴调节偏差值，按照此调节偏差值，进行非球面镜位置调节，实现检测仪器、补偿器及非球面镜间的零位检测对准，从而得到在对准状态下非球面镜的干涉检测结果。保证后续非球面镜的正确加工。

主权项

1.一种基于补偿器的离轴非球面镜零位检测对准方法，包括如下步骤，检测仪器与补偿器之间对准步骤：按光路设计要求调节检测仪器出射标准平面波与补偿器间的位置关系，完成检测仪器与补偿器之间的位置对准；补偿器与离轴非球面镜之间对准步骤：按光路设计要求调节补偿器与离轴非球面镜之间的位置关系，通过检测仪器检测得到非对准条件下的非对准检测结果；分析解算非对准检测结果步骤：对非对准检测结果进行分析解算，得到非球面镜各轴调节偏差值；零位检测对准步骤：按照前一步骤分析解算所得非球面镜各轴调节偏差值，进行非球面镜位置调节，实现检测仪器、补偿器及非球面镜间的对准；所述检测仪器与补偿器之间对准步骤中的检测仪器为干涉仪，所述补偿器与离轴非球面镜之间对准步骤中检测得到非对准条件下的非对准检测结果为干涉检测图；所述分析解算非对准检测结果步骤中，分析解算干涉检测图用最小二乘法完成离轴非球面镜平移及倾斜方向上失调量的解算；所述离轴非球面镜为离轴二次曲面反射镜，用最小二乘法对非对准检测结果即干涉检测图进行离轴二次曲面反射镜平移及倾斜方向上失调量的分析解算，得到离轴二次曲面反射镜各轴调节偏差值；所述用最小二乘法进行离轴二次曲面反射镜平移及倾斜方向上失调量的解算步骤方法如下，对于基于补偿器的离轴非球面镜零位检测，被检测离轴非球面镜矢高变化与波相差关系：其中WFE为波相差，δz为镜面失调所引起的面形变化矢量，n为镜面单位法向量，k和k’表示入射光和反射光的单位向量。离轴二次曲面反射镜失调所带来的矢高误差，如式(2)。将矢高误差作Taylor展开，得到：忽略高阶小量情况下，倾斜与彗差比例为：其可以写成偏心及倾斜两部分叠加的形式：式中下标dec代表偏心，式中下标tilt代表倾斜；由像差项系数，将其写作系数矩阵Z与失调量矩阵MisA相乘的形式，当Z为非奇异矩阵时，也即该二次曲面不是球面时，方程有唯一解；由式(7)可以得到，由检测像差可以解算出失调量dx，dy，tx，ty。将检测光路中非球面镜按照该失调量数值进行调节，即可得到对准状态下的干涉检测图样的结果，公式(1)～(7)中相关符号的物理意义如下：δz‑镜面失调所引起的面形变化矢量；n‑镜面单位法向量；k‑入射光的单位向量；k’‑反射光的单位向量；c‑顶点曲率；κ‑二次曲面常数；ρ与θ分别表示镜面一点在镜面极坐标系中的极坐标分量；d与φ分别表示镜面一点由于偏心在镜面极坐标系中的极坐标分量；R‑镜面口径；dx，dy代表平移的失调量，tx，ty代表倾斜方向上的失调量；Tilt‑倾斜，Coma‑慧差；Tilt_x‑x方向倾斜，Tilt_y‑y方向倾斜，Coma_x‑x方向慧差，Coma_y‑y方向慧差。