近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所檢測(cè)中心在讀博士生丁毅凡在光學(xué)領(lǐng)域國(guó)際知名期刊《Optics and Lasers in Engineering》（JCR?1區(qū)，2022年?IF：5.666）上報(bào)道了一項(xiàng)關(guān)于光學(xué)元件多表面面形測(cè)量的重大進(jìn)展。他提出的多尺度分析相移干涉術(shù)（Multi-scale?Analysis Phase-shifting Interferometry，MAPSI）為光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域帶來(lái)了新的發(fā)展。

在光學(xué)元件的多表面面形測(cè)量中，傳統(tǒng)的傅里葉相移干涉術(shù)（FTPSI，Zygo?Corp.）一直存在諸多局限，例如對(duì)激光器指標(biāo)的高要求、大量干涉圖的長(zhǎng)時(shí)間采集使測(cè)量結(jié)果受環(huán)境振動(dòng)影響較大以及需要用戶輸入精確腔長(zhǎng)等。針對(duì)這些問(wèn)題，丁毅凡博士提出的MAPSI展現(xiàn)出了出色的性能。MAPSI不僅顯著降低了對(duì)激光器調(diào)諧范圍的要求，減少了干涉圖的采集數(shù)量，而且其測(cè)量結(jié)果與用戶輸入的腔長(zhǎng)準(zhǔn)確性無(wú)關(guān)，極大地提高了測(cè)量的便捷性。這一技術(shù)的核心在于通過(guò)精心設(shè)計(jì)的移相步長(zhǎng)和采樣數(shù)，在波長(zhǎng)調(diào)諧移相期間實(shí)現(xiàn)精確的頻率分析和高精度波前重建，有效避免了傳統(tǒng)多表面面形干涉測(cè)試中常見(jiàn)的采樣不足和頻譜移動(dòng)問(wèn)題。

在實(shí)驗(yàn)中，丁毅凡博士驗(yàn)證了MAPSI的優(yōu)異性能。與FTPSI相比，MAPSI僅需更少的圖像采樣（約為FTPSI的1/6~1/4），即可實(shí)現(xiàn)波前重構(gòu)的高測(cè)量重復(fù)性。其PV測(cè)量重復(fù)性和RMS測(cè)量重復(fù)性分別優(yōu)于0.055λ和0.012λ，這一結(jié)果標(biāo)志著光學(xué)元件多表面面形測(cè)量領(lǐng)域的一次重要進(jìn)步。

丁毅凡博士的這一創(chuàng)新成果，不僅為我國(guó)光學(xué)領(lǐng)域的研究增添了新的亮點(diǎn)，也為全球光學(xué)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路和方法。未來(lái)，我們有理由期待這一技術(shù)在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)光學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

相關(guān)成果見(jiàn)：Yifan Ding,?Qi Lu*,?Shijie Liu,?Xu Zhang,?Dapeng Chen,?and Jianda?Shao,?"Surface profile?measurement?of?transparent?parallel?plates?by?multi-scale?analysis?phase-shifting?interferometry?(MAPSI)",?Optics and Lasers in Engineering?(8 Jul 2024, Received for production).

圖1?配備MAPSI的恒邁光學(xué)4英寸波長(zhǎng)調(diào)諧移相干涉儀

圖2?在恒邁光學(xué)干涉儀上使用MAPSI與Zgo干涉儀FTPSI兩技術(shù)之間的面形誤差測(cè)量結(jié)果對(duì)比圖

表1?使用兩種多表面測(cè)量技術(shù)在不同腔長(zhǎng)下測(cè)量所需的干涉圖數(shù)量對(duì)比

圖3?基于MAPSI的面形誤差PV和RMS重復(fù)測(cè)量結(jié)果（~157mm腔長(zhǎng)下）

圖4?MAPSI在不同腔長(zhǎng)下的測(cè)量結(jié)果對(duì)比（輸入的腔長(zhǎng)值無(wú)需太準(zhǔn)確）

圖文源自中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所檢測(cè)中心