利用计算机辅助装调检测矩形大口径离轴非球面的方法研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第30卷第5期光学技术Vo1．30NO．52004年9月OKFICALTECI-LNIQUESep．2004文章编号：1002—1582(2004)05—0532—03利用计算机辅助装调检测矩形大口径离轴非球面的方法研究杨晓飞，韩昌元(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130022)摘要：通过非球面的零位补偿法，完成了对矩形大口径离轴非球面镜的检测。先用光学设计软件Zemax从理论上分析了在检测中会出现的现象，并结合计算机辅助装调技术，确定在检测过程中相对敏感的自由度，然后控制这些量，使补偿器和非球面的相对关系与理论设计相吻合，在Zyg

2、o相位干涉仪上测得最终结果。在=632．8nm时，中心圆口径与两个边缘圆口径面形误差RMS分别为0．022A，0．037A，0．032A。检测结果，达到预期目的。关键词：离轴非球面；计算机辅助装调；零位补偿法；灵敏度矩阵中图分类号：TB133：TG806文献标识码：AStudyontestingmethodsoflarge-aperturerectangleoff-axisasphericalsurfacewithcomputeraidedalignmentYANGXiao．fei．HANChang．yuan(ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsan

3、dPhysics，TheChineseAcademyofSciences，Changchun130022，China)Abstract：Bymeansofnullcompensatortesting，anoff—axisaspheficalmirrorwithalager-aperturerectangleistestedSUC—ceasfully．OpticaltestingsystemconsistsofZygomoduleinterferometerandnullcompensatorandasphericalmirror．Thissystemisanalyzedwithopticald

4、esignsoftwareZemax．Thesensitivitymatrixofaspheficalmiroriscalculated．Respectivevalueof~nsitivitymatrixisoptimizedandcomparedandnon—sensitivefreedomdegreeisomited．Thecontactamongsensitivefreedomdegrevalueisfound，thenthefreedomdegreiscontrolled．Zygointerferometerandasphericmiroraccordtotheoryvalue．Whe

5、n=632．8nm．themirorsurfaceerorRMSwithmid—circleapertureis0．022a．Keywords：offaxisaspheficalsurface；computeraidedalignment；nullcompensatortesting；sensitivematrix成一个含非球面在内的光路，使之在检验点形成一1引言束完好的同心光束。除了极少的二次曲面本身存在航天光学遥感愈来愈多地采用反射光学系统。零位检验的条件，绝大多数非球面总要加入一些透增长焦距、增大口径、减小体积、减轻质量、增宽谱射或反射的球面才能构成零位检验光路。有的光路段、降低成本等，

6、这都需要用反射系统。离轴反射光是无像差的，即同心光束是严格的，而有的光路则是学系统是目前研究、开发的热点，它更能提供大视经过像差补偿后得到的。经像差补偿得到的零位检场、高质量成像。因此，是否能够满足设计要求的非验光束总会有残余像差，设计补偿系统时，这点残余球面光学元件，已成为发展航天光学遥感的关键技像差一定要控制在允许范围内。术之一。许多大口径非球面已经应用到国防和商业2理论上讨论如何检验大口径离轴非球面之中，诸如，于1999年发射成功的IKONOS商用遥镜[4】感卫星数字相机的光学系统就用了三块大口径的非球面镜【1．2；还有数字地球公司快鸟(QuickBird)卫对于大口径光学系统，在系统装

7、调之前，要对各星上的BHRC60相机，也用的是大口径非球面个光学元件都要进行检测，看是否达到设计的要求。镜[引。对于大口径非球面镜，由于在加工完成之后，机械支非球面检验的基本原则是零位检验，即必须构撑，应力变形以及环境的不同，都会对镜面的面形造*收稿日期：2003—12—17；收到修改稿日期：2004—01—06F_,-ml：yangoogle@yahoo．tom．cn作者简介：杨晓飞(1977一