4-6  高分辨率波前检测技术

谌桂萍  许  乔  雷向阳

“神光”-Ⅲ装置对所使用的光学元件不仅提出了大口径的要求(200 mm以上)，而且对于光学元件表面波前空间频率上中高频段的小尺度的制造误差也提出了要求，因为这种中高频分量扰动将可能严重影响整个光学系统的性能。目前，能够检测用于“神光”-Ⅲ装置或其它大型系统的大口径光学元件的相移干涉仪设备价格十分昂贵，而且体积庞大，试验环境改造成本高。并且，普通激光相移干涉仪很难同时满足光学元件面形精度与空间分辨率的要求，即不能得到被测大口径光学元件在空间波长毫米及亚毫米级的波前信息。从而不能得到对于光学元件在频域内的全面分析，造成了光学元件加工中高频段的盲区。

依据“神光”-Ⅲ原型装置光学元件制造流程线的建设方案，针对“神光”-Ⅲ原型装置的要求，开展了高分辨率波前检测设备设计及制造，包括影响光学元件表面中高频探测因素分析，高分辨率成像系统设计，干涉仪照明系统研究，图像传感器的确定以及整机机械设计和装调。文中重点分析影响高分辨率波前探测的因素，并对高分辨率显微系统设计、图像传感器技术参数选取及结果进行分析。

通过对影响光学元件中高频波前探测的因素分析，研制了高分辨率子口径平面干涉仪。此设备的研制重点是解决高分辨率成像系统的设计。最终采用双胶合及月凸透镜相结合的远心消像散显微成像系统，如图1所示，优化后，显微系统MTF曲线图显示若最大空间分辨率为10对线/mm，调制度在0.85以上，完全满足设计要求。在整机光学设计和结构设计之后，完成了高分辨率子口径平面干涉仪的制造和装调，最后得到高分辨率条纹图(图2)，基本达到总体技术要求。