大口径非球面的计算全息补偿器误差影响分析

发布时间：2021-09-06 06:02

　　大口径非球面的高精度检测中,补偿元件的质量对检测结果有直接影响。针对大口径抛物面计算全息板（CGH）因其空间频率高,误差控制难度大的问题,通过一个具体的设计,分析了加工过程中定位误差引起的光场畸变。为了减小误差的影响,采用双CGH光路进行非球面检测,具体分析了双补偿器结构非工作级次衍射光的分离情况,以及定位误差带来的光场畸变。结果显示:双CGH结构的最大空间频率远小于单片结构,其定位误差带来的光场畸变的RMSE值是相同条件下单片结构的0.65倍。这表明在补偿检测大口径非球面时,采用双CGH补偿元件,在满足设计要求的同时能很好的抑制其加工误差带来的影响。 

【文章来源】：光学与光电技术. 2020,18(03)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

CGH补偿非球面的光路图

非球面到CGH的距离d1直接决定了CGH的尺寸,随着非球面离CGH越近,CGH的口径越大,加工成本越高。图2所示为非球面与CGH的距离对CGH引起的成像畸变的影响。因为CGH离非球面越近,其带来的成像畸变越小,从图2可以看出,当d1=400 mm时,CGH带来的成像畸变几乎可以忽略。而且当前国际上商用的CGH的基板可以用于刻蚀的区域是直径小于140 mm的圆形域。综合考虑,选择d1=400 mm,此时,CGH的刻蚀区域的直径约为101.11 mm,满足要求。

作为二元衍射光学元件,当光照射到CGH上时,除了产生所需要级次的衍射光之外,还会产生其他衍射级次,如果非工作级次的衍射光进入干涉仪,则会对测量造成干扰。为了便于分离各衍射级次即增加各衍射级次在垂轴方向上的距离,需要增加CGH的空间频率,增加CGH的空间频率有两种方法:增加离轴载频或增加同轴载频,但离轴载频会破坏CGH的相位分布的旋转对称性,增加加工难度[11]。所以选择增加同轴载频。在已确定d1的情况下,可以通过减小d2来实现。因为(-1,3)和(3,-1)级衍射光会造成比较明显的干扰[12,13],所以分析时,主要考虑(-1,3)和(3,-1)级衍射光随d2的变化。图3所示为CGH和干涉仪焦点距离d2不同时,(-1,3)级衍射光在焦平面上的光线分布。图4所示为CGH和干涉仪焦点距离d2不同时,(3,-1)级衍射光在焦平面上的光线分布。图4 CGH和干涉仪焦点距离d2不同时,

【参考文献】：
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[3]夏克—哈特曼波前传感器检测大口径非球面应用研究[D]. 张金平.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012

硕士论文
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本文编号：3386894