[发明专利]柱面镜的CGH补偿绝对检验方法

说明书

本发明公开了一种柱面镜的CGH补偿绝对检验方法，该方法先通过带有标准平面镜头的平面波干涉仪和CGH补偿器对柱面镜的共焦位置进行零位检测，得到检测结果W1，之后绕平行于柱面镜的轴线方向前后翻转CGH补偿器，对柱面镜的共焦位置进行零位检测，得到检测结果W2，最后移去柱面镜，CGH补偿器前后翻转恢复初始位置，将标准平面反射镜置于柱面测试波的焦线位置进行检测，得到检测结果W3，通过计算得到柱面镜的CGH补偿面形误差绝对检验结果。本发明的方法通过三个检验位置完全分离出CGH补偿器引入的面形误差，获得柱面镜的CGH补偿绝对检验结果，具有操作简易和精度高的优点。

技术领域

本发明属于光学检测技术领域，具体涉及一种柱面镜的CGH补偿绝对检验方法。

背景技术

柱面是一个方向的曲率半径为有限值，另一个方向的曲率半径为无穷大的曲面，可看作是由直母线沿着垂直于母线的平面内曲线运动而生成。由于柱面的双曲率性质，柱面光学元件常用于校正像散或线聚焦/成像，被广泛应用于激光系统、同步辐射系统和X射线望远镜系统中。柱面镜的面形误差测量通常采用波面干涉仪配备标准平面镜头，经计算机生成全息图(Computer Generated Hologram,CGH)补偿器产生柱面测试波，可对柱面镜进行零位检验，即若被测面形没有误差，将得到零条纹的干涉图。但是上述方法是相对测量，测得的面形误差是以CGH补偿器衍射产生的柱面波前为基准的，即测量精度始终受限于CGH补偿器的精度。

CGH补偿器是在平行平板上制作衍射结构，是变周期的曲线型二元台阶，通过衍射作用生成柱面测试波。CGH尺寸通常为100～150mm，而衍射结构特征尺寸为微米级，衍射图样或结构的误差为亚微米甚至更小。CGH补偿器的衍射结构制造误差包括刻蚀深度、图样畸变、占空比误差等都会对衍射波前产生影响，采用原子力显微镜或扫描白光干涉仪等三维形貌显微测量设备，直接测量CGH补偿器全口径的制造误差显然效率极低。此外，通过测量CGH补偿器制造误差来计算其生成的衍射波前误差，也涉及复杂耗时的物理光学计算过程。

通常光学面形可通过平移、旋转或平移旋转法分离系统误差，获得被测面形的绝对检验结果，前提是不改变被测面形的零位检验条件。柱面镜可用平移旋转法，即沿着柱面镜轴线方向平移和绕柱面镜轴线的转动，获得多次测量数据后相减得到分离了系统误差的差分波前，然后积分重构出柱面镜的面形误差，但是差分重构算法本质上会丢失一些信息，而且该方法只适用于圆柱面，不适用于非圆柱面，非圆柱面在旋转后不满足零位检验条件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简易、精度高的柱面镜的CGH补偿绝对检验方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种柱面镜的CGH补偿绝对检验方法，包括以下步骤：

S1、利用带有标准平面镜头的平面波干涉仪和CGH补偿器对柱面镜进行共焦位置零位检验和焦线位置检验：

S11、所述平面波干涉仪经标准平面镜头发出平面测试波被CGH补偿器变换为柱面测试波，且柱面测试波的焦线与柱面镜的轴线重合，进行共焦位置零位检验并测得第一组数据，存盘为W1；

S12、其余检验条件保持不变，所述CGH补偿器绕平行于柱面镜的轴线方向前后翻转，调整柱面镜到CGH补偿器的轴向距离，使得柱面测试波的焦线仍与柱面镜的轴线重合，进行共焦位置零位检验并测得第二组数据，存盘为W2；

S13、移去柱面镜，CGH补偿器前后翻转恢复初始位置，将标准平面反射镜置于柱面测试波的焦线位置，柱面测试波的焦线与标准平面反射镜的X轴方向截线重合，进行检测测得第三组数据，存盘为W3；

S2、计算柱面镜的CGH补偿面形误差绝对检验结果T；

S21、计算所述CGH补偿器引入的面形误差H(x,y)：