目前，自由曲面成像光學(xué)系統(tǒng)研制所面臨的最大挑戰(zhàn)是自由曲面的檢測，其直接制約了自由曲面的加工精度。我們采用基于CGH的零位補(bǔ)償干涉檢測方法，對兩片自由曲面反射鏡的面型進(jìn)行了高精度檢測。如圖5(a)所示，為方便檢測光路的搭建，所采用的CGH元件由三個區(qū)域組成，包括主區(qū)域、對準(zhǔn)區(qū)域和基準(zhǔn)區(qū)域。主區(qū)域CGH用于自由曲面面型的干涉測量。對準(zhǔn)區(qū)域CGH用于干涉儀和CGH元件的對準(zhǔn)�；鶞�(zhǔn)區(qū)域CGH則可以在自由曲面的特定位置投影多個基準(zhǔn)光點，以方便調(diào)整自由曲面和CGH的相對位姿。以自由曲面反射鏡M2的檢測為例，我們采用光線追跡法直接計算各區(qū)域CGH的相位分布，如圖5(b)所示：

 （2）

其中，Φmain、Φalignment和Φfiducial分別是主區(qū)域、對準(zhǔn)區(qū)域和基準(zhǔn)區(qū)域CGH的相位，F(xiàn)s是干涉儀的焦點，λ是干涉儀的工作波長，n是CGH基板材料的折射率，T是反射鏡有效區(qū)域外指定的投影位置，P是自由曲面上的點，T1、Q1和P1是CGH元件CGH表面上的點，而T2、Q2和P2是CGH元件另一表面上的點。主區(qū)域CGH的相位分布如圖5(c)所示。振幅型CGH元件的二值化條紋圖樣如圖5(d)所示，其中最小條紋線寬為39.6μm，可以很容易地采用激光直寫技術(shù)制造，線寬精度可以達(dá)到±0.5μm。

圖 5.用于M2檢測的CGH設(shè)計結(jié)果

振幅型CGH元件的實物如圖6(a)所示，其用于M2的零位補(bǔ)償干涉檢測，如圖6(b)所示。M2的面型檢測結(jié)果如圖6(c)所示，面型誤差是RMS 0.032λ、PV 0.19λ，其中λ是632.8nm，滿足可見光成像的加工精度要求。

圖6.M2檢測結(jié)果