上海光机所在光学元件多表面面形测量方面取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光元件技术与工程部在光学元件多表面面形测量研究方面取得新进展，相关成果以“Surface profile measurement of transparent parallel plates by multi-scale analysis phase-shifting interferometry (MAPSI)”为题发表于Optics and Lasers in Engineering。

在光学元件的多表面面形测量中，传统的傅里叶相移干涉术（FTPSI，ZygoCorp.）主要通过利用傅立叶变换精确地重建光学表面轮廓。该测量方式也存在诸多局限，如对激光器指标的要求较高，大量干涉图的长时间采集使测量结果受环境振动影响较大，需要用户输入精确腔长等问题。

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图1.配备MAPSI的恒迈光学4英寸波长调谐移相干涉仪

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图2.MAPSI在不同腔长下的测量结果对比

针对这些问题，研究人员提出的多尺度分析相移干涉术（Multi-scaleAnalysis Phase-shifting Interferometry，MAPSI）展现出了出色的性能。该技术的核心在于通过精心设计的移相步长和采样数，在波长调谐移相期间实现精确的频率分析和高精度波前重建，有效避免了传统多表面面形干涉测试中常见的采样不足和频谱移动问题。实验结果显示，与FTPSI相比，MAPSI仅需更少的图像采样（约为FTPSI的1/6~1/4），即可实现波前重构的高测量重复性。其PV测量重复性和RMS测量重复性分别优于0.055λ和0.012λ。MAPSI不仅显著降低了对激光器调谐范围的要求，减少了干涉图的采集数量，而且其测量结果与用户输入的腔长准确性无关，极大地提高了测量的便捷性。该工作在光学元件多表面面形测量中具有重要意义。

相关链接：https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2024.108432