上海光機(jī)所在大口徑復(fù)雜曲面的超景深偏折測(cè)量技術(shù)方面取得新進(jìn)展
中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所精密光學(xué)制造與檢測(cè)中心在超精密光學(xué)大口徑復(fù)雜曲面的偏折測(cè)量中取得新進(jìn)展。研究首次提出了波前編碼偏折測(cè)量技術(shù)，顯著提升測(cè)量景深，消除偏折測(cè)量中位置-角度不確定問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)無(wú)需精確對(duì)焦條件的高精度面形測(cè)量。該研究成果大大提高了偏折測(cè)量技術(shù)的靈活性和精度，拓展了偏折測(cè)量技術(shù)在大口徑元件測(cè)量時(shí)遠(yuǎn)距離測(cè)量的能力，為未來(lái)智能光學(xué)制造的發(fā)展打下基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表于Optics Letters。 m1F<L
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大口徑復(fù)雜曲面光學(xué)元件廣泛用于天文望遠(yuǎn)鏡、X射線科學(xué)裝置和高能激光系統(tǒng)等領(lǐng)域，具有改善像質(zhì)、提高光學(xué)性能和擴(kuò)大視場(chǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是精密光學(xué)的前沿?zé)衢T(mén)研究方向。偏折術(shù)測(cè)量具有的精度高、動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，很有潛力實(shí)現(xiàn)復(fù)雜光學(xué)表面高精度測(cè)量。由于測(cè)量景深限制而無(wú)法同時(shí)對(duì)屏幕和被測(cè)表面聚焦，難以同時(shí)高精度地探測(cè)表面位置（依賴于表面探測(cè)單元的尺寸）和法向量（依賴于入射光線角度測(cè)量精度），所以存在著位置-角度不確定的問(wèn)題。這類元件口徑大和面形復(fù)雜的特點(diǎn)要求測(cè)量光路過(guò)長(zhǎng)而加劇了偏折術(shù)的位置-角度不確定問(wèn)題，嚴(yán)重影響面形測(cè)量精度和測(cè)量系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。 Y[s
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針對(duì)該問(wèn)題，本文提出一種波前編碼偏折測(cè)量技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化三次相位板來(lái)調(diào)控系統(tǒng)波前，在拓展景深內(nèi)呈現(xiàn)一致性響應(yīng)，并利用自適應(yīng)模糊核估計(jì)和反卷積算法進(jìn)行精確波前解碼，實(shí)現(xiàn)無(wú)需精確對(duì)焦條件的高精度偏折測(cè)量。相比傳統(tǒng)偏折術(shù)，所提波前編碼偏折術(shù)測(cè)量景深顯著提升，能夠?qū)ζ聊缓捅粶y(cè)表面同時(shí)在焦測(cè)量，如圖1所示。本研究選擇使用三次相位板來(lái)調(diào)制波前相位，在拓展景深內(nèi)產(chǎn)生具有高度一致性的PSF。圖2說(shuō)明了傳統(tǒng)偏折術(shù)在被測(cè)表面和屏幕處的PSF差異較大以及所提波前編碼偏折術(shù)在被測(cè)表面和屏幕處的PSF基本一致。本研究通過(guò)光學(xué)調(diào)控和自適應(yīng)解碼算法結(jié)合的方式，顯著提升測(cè)量景深范圍（拓展幾十倍），解決位置-角度不確定的問(wèn)題。這對(duì)大口徑復(fù)雜表面遠(yuǎn)距離測(cè)量起到重要作用，能極大地放寬對(duì)焦要求，大大提高單目偏折測(cè)量的能力和適用范圍。 nQ$N(2<Fe
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[attachment=114663] 6^{ hY^Z 圖1. 測(cè)量系統(tǒng)對(duì)比。(a - b) 傳統(tǒng)偏折術(shù)及屏幕處的模糊核，（c - d）波前編碼偏折術(shù)及系統(tǒng)響應(yīng)。 `t!iknOQ$
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