基于ZEMAX的部分补偿透镜的优化设计

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1、基于ZEMAX的部分补偿透镜的优化设计孟晓辰*郝群朱秋东胡摇(北京理工大学光电学院北京100081)摘要用部分补偿法检测非球面时，部分补偿透镜的优化设计是关键技术之一。针对这一难点，提出了一种以剩余波前斜率作为优化目标的基于ZEMAX的部分补偿透镜设计方法，分析了剩余波前斜率与干涉条纹密度以及弥散圆之间的关系，得到了弥散圆可以定量表征剩余波前斜率的结论，并将弥散圆半径作为优化函数。针对三种不同参数的非球面进行了部分补偿透镜的优化设计，设计结果表明，本方法可在保证干涉条纹可探测的前提下，简单、快速、全面直观地实现部分补偿透镜的优化设计，减小剩余波前斜率，降低干涉条纹密度，从而扩大干涉仪可测非球面

2、面形误差的测量范围，提高可测的空间频率。关键词光学设计；部分补偿透镜；剩余波前斜率；弥散圆中图分类号O43文献标识码AOptimumDesignofPart-compensatingLensBasedonZEMAXMengXiaochenHaoQunZhuQiudongHuYao(SchoolofOptoelectronics，BeijingInstituteofTechnology,Beijing，100081，China)AbstractOptimumdesignofpart-compensatinglensisoneofthekeyproblemsforasphericsurfacete

3、st-ingusingpart-compensatinglens.Adesignmethodforthepart-compensatinglensbasedonZEMAX,whichtakestheslopeofwave-frontastheoptimizationobjective,isproposed.Firsttherelationshipsamongthere-sidualwave-frontslopeandinterferencefringedensityandthedispersivespotareanalyzed,leadingtotheconclusionthatthedisp

4、ersivespotcanquantitativelycharacterizetheresidualwave-frontslopeandistakenastheoptimizationtarget.Thenthemethodisappliedintheoptimumdesignofpart-compensatinglensescorrespondingtothreekindsofasphericsurfaces.Theresultsindicatethat,onthepreconditionthatthein-terferencefringesaredetective,themethodcan

5、helpcompletetheoptimumdesignofpart-compensatinglensmoresimply,fasterandmorevisually,resultingindecreaseoftheresidualwave-frontslopeandreduc-tionintheinterferencefringesdensity.Therefore,themeasurementrangeoftheinterferometerfortestingasphericsurfaceisexpanded,andasphericsurfaceswithhigherspatialfreq

6、uencycanstillbemeasuredwithoutincreasingtheresolutionofinterferogramdetector.KeywordsOpticaldesign;Part-compensatinglens;Residualwave-frontslope;DispersivespotOCIScodes220.1250，220.2740，220.1000，220.3620，220.48401引言干涉检测是非球面检测最常用的高精度定量方法，其中，传统的零补偿检验是一种小剩余波[1]前的检验方法，需要通过零补偿器的波前完全补偿被测非球面的法线像差，因此通常需要使用[

7、2][3~8][9]复杂的透镜组作为零补偿器，设计和加工难度较大。部分补偿检测法则不同于零补偿检验，1它不要求通过部分补偿透镜后的光线完全补偿非球面的法线像差，因此系统本身可以有较大的剩余波前，部分补偿透镜的结构可以很简单，甚至只需单片透镜即可实现，降低了补偿器的设计和加工难度。另一方面，剩余波前的斜率与干涉条纹密度相关，部分补偿检测法存在较大的剩余波前，将导致待探测的干涉条纹变密。由于探测器分辨