非球面光學(xué)元件之面形測(cè)量方法

      非球面的加工方法分為注塑成型法、模壓成型法和冷加工法三大類，在這三類加工方法中，冷加工法的加工精度*高，借助磁流變拋光（MRF）和離子束修形（IBF）等手段，該方法可以獲得納米級(jí)的面形精度。冷加工法分為銑磨、精磨、粗拋光、精拋修面形等主要工序，在各個(gè)工序下，都有對(duì)應(yīng)的面形測(cè)量方法。在此，我們介紹幾個(gè)面形測(cè)量方法。

1非球面銑磨階段的面形測(cè)量

A、輪廓儀法

       對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的非球面元件，采用接觸式輪廓儀做測(cè)試，可以獲得亞微米量級(jí)的面形測(cè)試精度，其中，以英國(guó)Taylor Hobson公司生產(chǎn)的PGI OPTICS或者PGI FREEFORM輪廓儀應(yīng)用*為廣泛。設(shè)備圖片如下圖所示：

      該設(shè)備采用接觸式探針來測(cè)試非球面的矢高輪廓，通過將實(shí)測(cè)結(jié)果與理論非球面曲線做對(duì)比，可以獲得單根線的面形輪廓誤差曲線。測(cè)量結(jié)果可以直接導(dǎo)入到加工機(jī)床中，從而指導(dǎo)元件的下一輪加工。

      PGI系列非球面輪廓儀，還可以測(cè)量表面的粗糙度。

2非球面在精磨&粗拋階段的面形測(cè)量

        在精磨和粗拋階段，非球面的面形PV值在微米和亞微米量級(jí)，此時(shí)，結(jié)合商用的檢測(cè)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)元件的準(zhǔn)確測(cè)試。常用的檢測(cè)設(shè)備有Taylor Hobson公司生產(chǎn)的Luphoscan系列非球面輪廓儀。

      Luphoscan 輪廓儀基于激光多波長(zhǎng)干涉技術(shù)（MWLI），可以利用非接觸的方法測(cè)試非球面的矢高變化，從而評(píng)估整個(gè)非球面的面形誤差分布，面形測(cè)量精度約±50nm（PV）以內(nèi)。該系列設(shè)備包含Luphoscan 260 HD、Luphoscan 420 HD以及定制化的大口徑機(jī)型，分別對(duì)應(yīng)*大可測(cè)的口徑為260mm、420mm以及更大尺寸。

3非球面在精拋光階段的面形測(cè)量

      Zygo公司開發(fā)了VFA(Verifire Asphere)干涉測(cè)量設(shè)備，通過環(huán)帶拼接的方法，可以實(shí)現(xiàn)軸對(duì)稱非球面的面形拼接測(cè)試，并給出拼接后的面形分布，拼接法用于非球面的面形測(cè)量，也是一種有價(jià)值的開拓。

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