I. Inspekce rovinných a sférických povrchů: Základní kámen přesné optiky
Kontrola rovinných a kulových povrchů je "stabilizační silou" optických systémů, přičemž základními požadavky jsou maximální absolutní přesnost a odolnost proti rušení.
1. Přímá kontrola čela vlny (interferometrie)
● Fizeauův interferometr:
○ Princip: Interference společné cesty, standardní zrcadlo a testované zrcadlo sdílejí stejnou optickou cestu.
○ Výhody: Extrémně vysoká přesnost. Díky velkému překrytí mezi referenční a měřicí dráhou světla lze přirozeně odstranit zbytkové aberace v systému.
○ Omezení: Tradiční interferometrie s fázovým posunem je extrémně citlivá na vibrace a vyžaduje přísnou izolaci vibrací a kontrolu teploty.
Schéma optické dráhy Fizeauova interferometru
●Dynamický interferometr (seismicky odolný typ):
○Princip: Prostorového fázového posunu je dosaženo v rámci jednoho snímku pomocí polarizačního pole, které současně pořizuje více snímků fázového rozdílu pro realizaci okamžitého měření seismického odporu.
○Výhody: Okamžitá seismická odolnost, záchrana pro online monitorování ve vakuových komorách, prostředí s vysokou a nízkou teplotou a hlučných továrních budovách.
○Nevýhody: Neobvyklá chyba optické dráhy. Dráhy referenčního světla a měřícího světla jsou odděleny a drift systému nelze zrušit; navíc díky snímkování založenému na snímku je jeho laterální rozlišení pouze 1/4 oproti tradičním interferometrům, což ztěžuje zachycení vysokofrekvenčních středních chyb.
Princip činnosti dynamického interferometru
2. Detekce sklonu (diferenciální metoda)
● Shack-Hartmann:
○ Princip: Čelo vlny je segmentováno a zobrazeno pomocí pole mikročoček. Sklon čela vlny se vypočítá pomocí posunu světelné skvrny vzhledem k referenční poloze, čímž se rekonstruuje tvar povrchu.
○ Výhody: Extrémně velký dynamický rozsah, není potřeba koherentní světelný zdroj, kompaktní konstrukce.
○ Omezení: Prostorové rozlišení je omezeno hustotou apertury mikročočky a absolutní přesnost je relativně nízká (přibližně 1/50 lambda).
Hartmannův pracovní princip
● Lateral Shear Interference (LSI):
○ Princip: Interference vychýlení čela vlny pro získání informací o rozdílu (sklonu) čela vlny.
○ Výhody: Není potřeba žádné referenční světlo, má vlastnosti společné dráhy a má vynikající odolnost proti vibracím. Běžně se používá pro kalibraci vlnoplochy na místě u extrémně krátkých vlnových délek (jako je EUV) nebo vysoce integrovaných systémů.
○ Omezení: Jako diferenciální měření je rekonstrukce vlnoplochy vysoce závislá na integračním algoritmu a přesnost je omezena velikostí velikosti střihu. Obvykle se používá jako řešení kalibrace na systémové úrovni.
Princip činnosti interferometru s příčným smykem
II. Testování asférického povrchu: od geometrické kompenzace k difrakčním technikám
Podstatou testování asférických povrchů je „zjednodušení“, přeměna složitých asférických vlnoploch na snadno měřitelné koule nebo roviny pomocí kompenzačních metod.
1. Přímé testování čela vlny (rušení kompenzace nulového bodu)
● Testování nulového bodu:
○ Výhody: Samokolimace geometrické optiky, jednoduchá optická dráha, nízká cena.
○ Omezení: Špatná generalizace; omezeno na kvadratické plochy; nezvládne asférické nebo volné povrchy vyššího řádu.
Princip funkce detekce bez obrazu
● Refrakční kompenzátory (jako Offnerovy kompenzátory):
○ Výhody: Vyspělá technologie, vhodná pro běžné asférické povrchy s velkým průměrem.
○ Omezení: Extrémně složitý výrobní proces a citlivá montáž/seřízení. Odchylka mimo osu musí být přísně kontrolována; i drobné chyby při montáži mohou způsobit vážné koaxiální aberace, které narušují určení tvaru povrchu.
Princip činnosti kompenzátoru lomu
● Počítačová holografie(CGH):
○ Výhody: Univerzální kompenzace. Může integrovat funkce vyrovnání, přeměnit zdlouhavé fyzické vyrovnání na místě na softwarově podporované geometrické vyrovnání, čímž se účinně vyhne „pastím při montáži a nastavení“ tradičních kompenzátorů.
○ Omezení: Nedostatek všestrannosti. Má atribut „dedicated“; každý asférický povrch vyžaduje nezávislé náklady na návrh a přizpůsobení.
CGHPracovní princip
2. Další detekční schémata
● Sub-Aperture Stitching (SSI):
○ Princip: Interferometry se používají k měření místních oblastí s malými změnami sklonu a poté se provádí matematické sešívání.
○ Výhody: Využitím interferometru s malou aperturou a algoritmické syntézy překonává omezení velikosti snímače, dosahuje vysokého rozlišení detekce ultra velké apertury, velké asférické složky, vyvažuje přesnost měření a flexibilitu systému.
○ Omezení: Kontrola kumulativní chyby je obtížná; extrémně vysoká závislost na přesném posuvném stupni.
Princip činnosti spojování pod aperturou
III. Komplexní srovnání: Výběrová logická matice
IV. Závěr: Rovnováha v inženýrské logice
Výběr přesných optických kontrolních metod je v podstatě vyvážením mezi přesností, účinností a cenou.
●Přesnost je základ: Za stávajících podmínek prostředí zajistěte, aby chyba inspekce byla dostatečná pro podporu konvergence zpracování, čímž se zabrání selhání systému v důsledku „nedostatečné kvality“.
●Efektivita je život: V rámci stávajících možností zpracování zvolte metodu s nejrychlejší zpětnou vazbou a nejjednodušší montáží a seřízením, čímž zabráníte stagnaci výzkumu a vývoje v důsledku „nadbytečnosti procesu“.
●Hranice jsou náklady: V rámci omezeného rozpočtového období zvolte cestu s nejvyšší celkovou návratností investic, abyste zabránili plýtvání zdroji v důsledku „nadměrné kvality“.
Pouze "kontrolní měřítko" stanovené v těchto třech červených čarách může řídit efektivní opakování uzavřené smyčky zpracování. Návrat k inženýrskému zdravému rozumu a vycházet z potřeb je klíčem k dosažení dvojnásobného výsledku s polovičním úsilím.
OZhixingOptika
Ningbo Zhixing Optics Technology Co., Ltd.se zaměřuje na vysoce přesnou počítačovou holografii (CGH) kontrolní řešení zaměřená na řešení hlavních bolestivých bodů při měření asférických a volných povrchů.
