光学非球面二次曲面常数及顶点曲率的研究

受光学非球面制造过程中诸工艺参数的影响,能否保证非球面顶点曲率及二次曲面常数的精度是一个重要问题。基于二次曲面方程,推导出确定光学非球面二次曲面常数k以及顶点曲率半径r的一组算法,并在对一块口径为760mm×200mm标准非球面反射镜的实际测算中进行拟合,经过优化,拟合精度达到Δk=0.015,Δr=0.341mm,从而有效的控制了光学非球面制造过程中的顶点曲率及二次曲面常数的偏差。     

干涉法测量非球面顶点半径和二次常数

非球面顶点半径和二次常数干涉测量是对二次曲面离轴子孔径在弧矢、子午和中间焦点位置直接干涉测量,拟合得到初级像差系数,并结合化置差计算出顶点曲率半径和二次常数.详细介绍了该方法的基本原理,在此基础上将子孔径中心法线与光轴夹角分解为两个倾角分量α和β引入,改进了现有模型.提出在子孔径对称情况下,可通过调整、控制特定项的泽尼克系数值,消除β分量.进而对新的模型进行了简化,只考虑α分量的影响,给出了仅存在该分量时的非球面顶点半径和二次常数的计算公式,编写了仿真程序.在α=0.03 °,β=0时.直径100 mm,F数为3的抛物面反射镜离轴子孔径的初级像差系数的理论计算和数值仿真结果最大偏差仅为0.0002 λ.研究表明:在子孔径中心法线与光轴的调整存在一定误差时,在弧矢、子午和中间焦点处的初级像差系数特征关系仍然成立.     

CGQ-II车间数字干涉仪的几种特殊检测的应用

最近研制与改进的几台CQG II型车间数字干涉仪除应用于平面及球面的面形测量、获得面形误差PV、RMS或N、ΔN外 ,还可以广泛地应用于下列几种特殊的应用 :( 1)微型光学件的检测 :借助 φ60mm～φ15mm放大系统可以测量 φ1mm平面 ;( 2 )光学平行平面的透过波面畸变检测 ;( 3)棱镜角度及面形检测 ;( 4)非球面检测 :低陡度非球面、二次曲面及非球面准直系统 ;( 5 )衍射光检测 ;( 6)镜头的调制传递函数 (MTF)的检测 ;( 7)金属表面 (模具 )或镀反射膜光学件的检测。仪器的口径为 60mm ,平面精度为λ/2 0 ,球面精度为λ/10 ,λ =632 8nm ,对以上的应用均列举了生产实际应用或科研应用的实例。     

一种高效率小口径非球面数控抛光方法

自主设计研制的非球面数控抛光机采用气囊式抛光工具,可抛光100mm以下的非球面光学零件,针对口径35mm凹非球面透镜(顶点曲率半径R=-108.14mm的双曲面),研究了非球面的抛光工艺,并确定了相关工艺参数,抛光时间大约为20min,第二次次抛光后元件面形精度达到1.08μm,满足了该零件的使用要求。相对于现有设备美国Precitich公司的Microfinish 300型CNC非球面抛光机,该抛光设备实现了中等精度要求的小口径非球面元件的高效数控抛光。目前该抛光机已经成功地应用于某光学系统非球面零件的批量生产中。     

CCD摄像机大视场光学镜头的设计

为提高CCD摄像机的成像质量，同时使镜头结构紧凑、小型化，在大视场光学镜头的设计中，引入标准二次曲面和偶次非球面。根据初级像差理论，分析了非球面的位置、初始结构参数的求解规律。通过理论计算和ZEMAX光学设计软件的优化，给出工作波长为0.4～0.7μm、全视场角为80°，相对孔径为1∶1.5的镜头设计实例。该镜头由7块镜片组成，包括一个标准二次曲面和两个8次方非球面；在40lp/mm空间频率处的MTF值超过0.85，全视场畸变小于3％，像质优良     

光学工艺

光学加工工艺与设备 TQ171．684 2004021543 激光抛光机理及应用=Mechanism and application of laser polishing[刊,中]／陈林(华南理工大学机械工程学院．广东,广州(510641)),杨永强∥表面技术．—2003,32(5)．—49-52 介绍了一种新型材料表面处理技术—激光抛光,对其机理、优点、应用实例等相关内容作了简要阐述。(严寒) TQ171．684 2004021544 轴对称非球面超精密磨削的几何模型研究=Study of geometric model of ultra-precision grinding optical axisymmetric aspheric surface[刊,中]／韩成顺(哈尔滨工业大学机电学院精密工程研究所．黑龙江。哈尔滨(150001)),董申…∥光学技术．—2003,29(3)．—329-333 根据轴对称非球面的轴对称性采用了加工简便的二轴联动超精密磨床．给出了NC加工中的砂轮中心位置计     

折反射式零位补偿检验

结合奥夫纳尔折射式零位补偿器和马克苏托夫反射式零位补偿器的优点,对大口径、大相对孔径凹非球面加工检验提出一种折反射式零位补偿检验法.该方法采用放置在非球面顶点曲率中心之前的两块透镜和一块反射镜来实现大口径凹非球面零位补偿检验.依据三级像差理论,推导了初始结构计算公式;通过对口径为1 000mm、顶点曲率半径为4 000mm、偏心率为1.05、中心孔为200mm的凹非球面进行补偿器设计,完成了原理验证,优化后系统剩余波像差峰谷值为0.004 2λ.研究结果表明该方法轴向光路长度短,补偿能力强,可用于允许部分中心遮拦的大口径、大相对孔径凹非球面检验.     

碳化硅凸非球面反射镜的加工与检测

为了满足凸非球面反射镜加工中的全频段质量控制及光学参数的高精度检验,提出了应用双摆轴极坐标快速非球面加工技术及测杆法控制Hindle法检测光学参数。首先,描述了双摆轴极坐标快速非球面加工技术及设备;然后,介绍了应用测杆法控制Hindle检测法中标准球面镜顶点分别与被检非球面镜顶点及其焦点的光学间隔,并对其控制精度进行了分析;最后,针对Φ158mm的凸非球面,给出了双摆轴加工的检验结果,并对检测精度进行了分析。实验结果表明：应用双摆轴加工工艺在使低频误差快速收敛的同时,可以有效抑制中频误差,其低频误差的控制精度可以稳定地达到λ/30（λ=633 nm）;应用测杆装调Hindle检测光路的控制极限误差为±0.065 mm,两个光学间隔参数的公差分别为±0.22 mm和±0.30 mm。应用双摆轴加工技术实现了凸非球面的快速加工与全频段质量控制,采用Hindle检测凸非球面得到面形精度为0.022λ（RMS,@633 nm）,满足光学设计技术指标要求。     

Φ520mmF/1.6椭球面反射镜加工

介绍了一块Φ520mm大相对孔径(F/1.6)轻量化椭球面反射镜的加工与检测方法。镜面的有效口径为Φ502mm,顶点曲率半径为1600mm,非球面系数k=-0.9663,面形精度要求优于0.025λ(RMS)。镜子背面有54个大小深浅不一的不通孔,用于减轻镜子的重量。采用WYKO干涉仪检测得到镜面面形误差达RMS0.02λ,λ=632.8nm。     

光学元件测试与设备

TH703 2004010644 离轴非球面轮廓测量导轨直线度误差补偿模型=Linearerror compensation model of profile′s guide for off-axis aspherics[刊,中]/程灏波(中科院长春光机所应用光学国家重点实验室.吉林,长春(130022)),王英伟…∥光学技术.—2003,29(2).—211-215 在新一代数控光学加工中心(FSGJ-Ⅱ)上,设计了双     

光学工艺 光学加工工艺与设备

TQ171.68 2006032713非球面复制成型技术的研究=Research on the asphericaloptical replication technique[刊,中]/王勤(苏州大学,江苏现代光学技术省重点实验室.江苏,苏州(215006)) ,余景池…∥光学技术.—2006 ,32(1) .—121-123光学非球面复制成型技术是一种通过面形转移的方法成型光学非球面的技术,即将高精度非球面光学元件(母模)的表面利用脱模膜和胶粘剂转移到球面光学元件(基体)的表面上,并保持原非球面光学元件的光学品质,使球面变成非球面。介绍了该技术的基本原理以及所进行的工艺实验(镀膜、脱模、胶合等) ,给出了母模和复制…     

基于Wassermann-Wolf方程的离轴三反光学系统设计

为了克服传统三反射系统设计中初始结构求解复杂、使用非球面时收敛缓慢的问题,提出了基于Wassermann-Wolf微分方程的离轴三反光学系统设计方法。根据反射定律和正弦条件,推导了一组用于求解同轴三反初始结构的Wassermann-Wolf微分方程。通过多项式拟合Wassermann-Wolf曲面,获得了像质良好的同轴三反初始结构。实现了长焦距(1200mm)、大视场(18°×4°)、大相对孔径(F数为4)的离轴三反光学系统设计。系统各个视场的调制传递函数在50lp/mm处均大于0.5。结果表明,Wassermann-Wolf微分方程设计方法简单有效、收敛快,可以为三反射光学系统提供很好的设计起点。此外,系统的主镜为二次曲面,次镜和三镜为非球面,3个反射镜均无偏心和倾斜,有效降低了制造成本和装调难度。     

几何光学

光学系统、成像与分析O435.2∥TH7032007032060施密特系统探讨与分析=Discussion and analysis ofSchmidt system[刊,中]/郝沛明(同济大学物理系非球面光学实验室.上海(200433)),潘宝珠…//量子电子学报.?2006,23(6).?783-787对过去从三级象差理论得到的校正板方程式,经光学设计软件验证后,发现α≠1/2r02,其中r02为校正板的顶点曲率半径,∑S1≠0,系统的焦距和后截距也有一定的偏差,与三级像差理论不符。按三级像差理论重新推导可以得到新的施密特校正板方程式。由光学设计软件验证,得到α=1/2r02,∑S1=0,这与三级像差理论相符合,说明新…     

光学工艺 光学加工工艺与设备

TQ171.682006054698离轴二次非球面补偿检验计算机辅助调整技术研究=Re-search on off-axis conic asphere null testing using comput-er-aided alignment method[刊,中]/薛栋林(中科院长春光机所光学技术研究中心.吉林,长春(1300330),郑立功…//光学精密工程.—2006,14(3).—380-385分析了非球面补偿检验过程中由补偿器和镜面支撑结构的失调引入的调整量误差,给出了计算机辅助调整方法。建立了离轴二次非球面补偿检验计算机辅助调整系统的物理数学模型,求解了被检非球面镜的失调方位和量值,利用计算机控制调整架实现了系统辅助调整。建…     

激光器件 化学激光器

TN248.5 2004053379 单重态氧发生器出口气流中O_2(~1△)及水汽绝对浓度的测量=Measurement of absolute concentration of both O_2 (~1△)and water vapor in outlet stream of singlet oxygen generator[刊,中]/王增强(中科院大连化物所,国家863计划短波长化学激光重点实验室。辽宁,大连(116023)),多丽萍…∥光学学报。—2004,24(5)。—683-686     

液滴透镜在电场中的变形研究

利用电场作用操控液滴面形获得非球面液滴透镜,并实时检测其光学性能,利用紫外光固化技术使液滴透镜固化得到固体非球面透镜.实验测量了液滴透镜的面形并经过图像处理提取面形轮廓,经多项式拟合得出液滴透镜的面形表达式.比较了不同强度电场作用下的液滴透镜面形,计算了主曲率随电场的变化规律,讨论了液滴透镜在电场中的变形机制|根据透镜面形表达式,采用光线追迹法得出了液滴透镜的焦距随电场的变化规律,结合ZEMAX软件计算了3 550 V时液滴透镜的最大波像差为0.32个波长,Strehl Ratio为0.74,及光学传递函数等参数,计算了所制作的非球面透镜的像差,为低像差非球面透镜的研制提供了依据.     

液滴透镜在电场中的变形研究

利用电场作用操控液滴面形获得非球面液滴透镜,并实时检测其光学性能,利用紫外光固化技术使液滴透镜固化得到固体非球面透镜.实验测量了液滴透镜的面形并经过图像处理提取面形轮廓,经多项式拟合得出液滴透镜的面形表达式.比较了不同强度电场作用下的液滴透镜面形,计算了主曲率随电场的变化规律,讨论了液滴透镜在电场中的变形机制;根据透镜面形表达式,采用光线追迹法得出了液滴透镜的焦距随电场的变化规律,结合ZEMAX软件计算了3 550 V时液滴透镜的最大波像差为0.32个波长,Strehl Ratio为0.74,及光学传递函数等参数,计算了所制作的非球面透镜的像差,为低像差非球面透镜的研制提供了依据.     

光学工艺

光学加工工艺与设备TQ171.652007021855计算机控制光学表面成形法初值的确定=Determinationof initial value of computer controlled optical surfacing[刊,中]/陆永贵(中科院长春光机所.吉林,长春(130033)),杨建东//光学技术.-2006,32(6).-939-940,943介绍了计算机控制光学表面成形法的原理,分析了几种非球面度的测量方法,研究了非球面度的不同计算方法对采用计算机控制光学表面成形法加工非球面的影响。从光学零件加工的角度对计算机控制光学表面成形法初值的确定进行了探讨。图1参5(杨妹清)TQ171.652007021856子孔径拼接法检验大口径…     

光学测试 光学元件测试与设备

TB92 2005043040 光学投影式检测非球面器件的模拟计算=Simulation cal- culation of measuring optical aspheric surface based on light pattern projection[刊,中]／段存丽(西安工业学院光电科学与工程学院．陕西,西安(710032)),田爱玲…／／光学仪器,-2005,27(1),-47-51 针对光学投影式检测非球面器件过程进行模拟,利用光学的基本理论和数学公式推导,对非球面度的检测过程进行了理论分析及精密计算,并对理论分析的结果进行了     

非球面干涉定心方法研究

由于非球面光轴的唯一性,非球面定心工艺中需分别定义顶点偏心误差和球心偏心误差.通过估算顶点偏心在传统定心仪上的测量误差,可以发现传统定心仪很难达到控制目的,而干涉测量方法却能得到较高的准确度.理论推导和模拟计算表明：顶点偏心角与偏心彗差之间有线性关系,顶点偏心角的彗差灵敏度与非球面的陡度成正比.使用干涉检测的方法可以同时控制非球面的两种偏心误差,且其检测准确度可以达到0.02 mm.