I. Inspektion av plan och sfärisk yta: Precisionsoptikens hörnsten
Inspektion av plan och sfärisk yta är den "stabiliserande kraften" hos optiska system, med kärnkraven som absolut absolut noggrannhet och störningsmotstånd.
1. Direkt vågfrontsinspektion (interferometri)
● Fizeau-interferometer:
○ Princip: Common-path interferens, standardspegeln och spegeln som testas delar samma optiska väg.
○ Fördelar: Extremt hög noggrannhet. På grund av den höga överlappningen mellan referens- och mätljusvägarna kan återstående aberrationer i systemet avbrytas naturligt.
○ Begränsningar: Traditionell fasskiftande interferometri är extremt känslig för vibrationer, vilket kräver strikt vibrationsisolering och temperaturkontroll.
Fizeau interferometer optisk vägdiagram
●Dynamisk interferometer (seismisk resistent typ):
○Princip: Spatial fasförskjutning uppnås inom en enda bildruta med hjälp av en polarisatormatris, samtidigt som flera fasskillnadsbilder erhålls för att realisera momentan seismisk resistansmätning.
○Fördelar: Omedelbart seismiskt motstånd, en livräddare för onlineövervakning i vakuumkammare, hög- och lågtemperaturmiljöer och bullriga fabriksbyggnader.
○Nackdelar: Icke-vanligt fel på optisk väg. Referensljus- och mätljusvägarna är separerade och systemdrift kan inte avbrytas. Dessutom, på grund av rambaserad bildbehandling, är dess laterala upplösning endast 1/4 av den för traditionella interferometrar, vilket gör det svårt att fånga högfrekventa mellanliggande fel.
Arbetsprincipen för dynamisk interferometer
2. Lutningsdetektering (differentiell metod)
● Shack-Hartmann:
○ Princip: Wavefront segmenteras och avbildas med hjälp av en mikrolinsarray. Vågfrontslutningen beräknas med hjälp av ljuspunktens förskjutning i förhållande till en referensposition, varigenom ytformen rekonstrueras.
○ Fördelar: Extremt stort dynamiskt omfång, inget behov av en sammanhängande ljuskälla, kompakt struktur.
○ Begränsningar: Rumslig upplösning begränsas av mikrolinsens bländartäthet, och den absoluta noggrannheten är relativt låg (ungefär 1/50 lambda).
Hartmanns arbetsprincip
● Lateral Shear Interference (LSI):
○ Princip: Vågfrontsfelinställningsinterferens för att erhålla differentiell (lutnings)information för vågfronten.
○ Fördelar: Inget referensljus krävs, har gemensamma vägegenskaper och har utmärkt vibrationsmotstånd. Används vanligtvis för vågfrontskalibrering på plats av extremt korta våglängder (som EUV) eller högintegrerade system.
○ Begränsningar: Som en differentiell mätning är vågfrontsrekonstruktion starkt beroende av integrationsalgoritmen, och noggrannheten begränsas av storleken på skjuvningsgraden. Den används vanligtvis som en kalibreringslösning på systemnivå.
Arbetsprincip för interferometer för tvärgående skjuvning
II. Asfärisk yttestning: från geometrisk kompensation till diffraktionstekniker
Kärnan i asfärisk yttestning är "förenkling", att omvandla komplexa asfäriska vågfronter till lätt mätbara sfärer eller plan genom kompensationsmetoder.
1. Direkt vågfrontstestning (nullpunktskompensationsstörning)
● Nollpunktstestning:
○ Fördelar: Geometrisk optik självkollimation, enkel optisk väg, låg kostnad.
○ Begränsningar: Dålig generalisering; begränsad till kvadratiska ytor; kan inte hantera asfäriska eller fria ytor av högre ordning.
Funktionsprincip för bildfri detektering
● Brytningskompensatorer (som Offner-kompensatorer):
○ Fördelar: Mogen teknologi, lämplig för konventionella asfäriska ytor med stor diameter.
○ Begränsningar: Extremt komplex tillverkningsprocess och känslig montering/justering. Avvikelse utanför axeln måste kontrolleras strikt; även små monteringsfel kan introducera allvarliga koaxialaberrationer, vilket stör bestämningen av ytformen.
Arbetsprincip för refraktionskompensator
● Beräkningsholografi(CGH):
○ Fördelar: Universell kompensation. Den kan integrera uppriktningsfunktioner, förvandla tråkig fysisk uppriktning på plats till mjukvaruassisterad geometrisk uppriktning, vilket effektivt undviker "monterings- och justeringsfällor" för traditionella kompensatorer.
○ Begränsningar: Brist på mångsidighet. Den har ett "dedikerat" attribut; varje asfärisk yta kräver oberoende design- och anpassningskostnader.
CGHArbetsprincip
2. Andra detektionsscheman
● Sub-Aperture Stitching (SSI):
○ Princip: Interferometrar används för att mäta lokala områden med små lutningsförändringar, och sedan utförs matematisk sömnad.
○ Fördelar: Genom att använda en interferometer med liten öppning och algoritmisk syntes övervinner detta sensorstorleksbegränsningar, vilket uppnår högupplöst detektering av ultrastor bländare, komponenter med stor asfäritet, balanserande mätnoggrannhet och systemflexibilitet.
○ Begränsningar: Det är svårt att kontrollera kumulativa fel; extremt högt beroende av ett precisionsförskjutningssteg.
Arbetsprincip för skarvning av underöppningar
III. Omfattande jämförelse: Urvalslogikmatris
IV. Slutsats: Balansen i teknisk logik
Valet av precisionsoptiska inspektionsmetoder är i huvudsak en balansgång mellan noggrannhet, effektivitet och kostnad.
●Noggrannhet är grunden: Under befintliga miljöförhållanden, se till att inspektionsfelet är tillräckligt för att stödja bearbetningskonvergens, vilket förhindrar systemfel på grund av "otillräcklig kvalitet".
●Effektivitet är livet: Inom befintliga bearbetningsmöjligheter, välj metoden med snabbast feedback och enklaste montering och justering, vilket förhindrar FoU-stagnation på grund av "processredundans".
●Kostnaden är gränsen: Inom en begränsad budgetperiod, välj vägen med den högsta totala avkastningen på investeringen, vilket förhindrar resursslöseri på grund av "överdriven kvalitet".
Endast det "inspektionsriktmärke" som fastställts inom dessa tre röda linjer kan driva effektiv iteration av den slutna bearbetningsslingan. Att återgå till tekniskt sunt förnuft och utgå från behoven är nyckeln till att uppnå dubbelt så bra resultat med halva ansträngningen.
OmZhixingOptik
Ningbo Zhixing Optics Technology Co., Ltd.fokuserar på beräkningsholografi med hög precision (CGH) inspektionslösningar, dedikerade till att lösa de centrala smärtpunkterna vid mätning av asfäriska och friformiga ytor.
