不再受制于人！我國實現600mm口徑干涉儀絕對面形檢測

　　近期，中國科學院上海光學精密機械研究所精密光學制造與檢測中心研究團隊在Φ600mm口徑干涉儀絕對檢測技術研究方向取得新進展，提出一種基于多表面干涉原理的原位絕對面形檢測技術，實現Φ600mm口徑干涉儀標準平晶絕對面形誤差的原位測量，相關成果于2月26日發表在[Optics and Lasers in Engineering, 129, 106054 (2020)]。

圖1 基于多表面干涉原理的原位絕對面形檢測原理圖

　　受天文及空間光學、高功率激光裝置、超強超短激光裝置，以及自由電子激光裝置等重大項目驅動，大口徑高精度光學元件的需求日益增加，傳統的大口徑光學元件干涉檢測方法主要采用相對測量法，該方法檢測精度受干涉儀自身標準平晶面形精度的制約，特別是當待測大口徑光學元件面形PV值（Peak to Valley, PV，峰值與谷值的差值）要求優于0.1λ（波長λ=632.8nm）時，干涉儀參考平晶引入的系統誤差便不能再忽略。絕對面形檢測法是一種能夠實現將參考平晶面形誤差從測量結果中分離出去，從而得到被測元件絕對面形的方法，可實現亞納米量級精度的面形測量。

圖2 Φ600mm口徑干涉儀標準透射平晶A(a)、標準反射平晶B(b)以及輔助平晶C(c)的絕對面形誤差結果

　　研究人員提出一種基于多表面干涉原理的原位絕對面形檢測方法，通過一個輔助透射平晶和四組測量即可完成絕對面形測量，設計大口徑平晶旋轉機構，通過三個Φ600mm口徑平晶兩兩組合及輔助平晶的旋轉測量，實現Φ600mm口徑干涉儀標準透射及反射平晶面形誤差的原位絕對測量。與現有的大口徑光學元件絕對面形誤差檢測方法相比，該方法無需移動置換干涉儀自身的標準透射平晶，無需旋轉標準反射平晶，這極大地提高了測量穩定性，并降低了拆卸大口徑干涉儀標準平晶的風險，并且該方法在獲得低頻波面誤差的同時也不會損失中頻波面誤差信息。研究人員在Zygo公司生產的24吋激光平面干涉儀上開展了測量實驗研究，實驗表明該方法的測量重復性精度RMS（Root Mean Square, RMS，均方根值）優于2nm，與Zygo公司提供的標準平晶出廠絕對面形之間的波面殘差RMS優于3nm。

　　該研究成果不僅可以提升現有Φ600mm口徑激光平面干涉儀的檢測精度，為大口徑高精度光學元件加工提供高置信度的測量結果，還可以為行業內乃至國家層面建立Φ600mm口徑標準平晶計量標準提供理論和技術支撐。

　　相關工作得到了重大專項項目、中科院科研裝備研制項目等支持。

圖3 本文方法測量結果與Zygo公司測量結果之間的波面殘差結果：（a）標準透射平晶A（b）標準反射平晶B