检测非球面的精度和灵活性的分析

　　引言

　　为了测量大口径望远镜的次镜，亚利桑那大学研究出应用计算机生成的全息图(简称CGH)和检测板测量非球面的技术。在测量凸非球面时采用参考面是凹球面的全口径检测板，反射镜中非球面偏离离通过加工到检测板上的计算机生成的全息图来补偿。在StewardObservatoryMirror天文望远镜实验室中，设计并研制出可对小于等于直径为1.8m的凸非球面反射镜检测并制作全息图的设备。全息图之所以适于检测大直径的次镜的原因是因为在应用其他测量方法检测相同直径的所需的设备比较贵。

　　为了说明全息图检测技术在检测中等尺寸的凸非球面镜时有优势，制作了一台低成本的仪器.本文介绍这台仪器并把应用全息图测量技术测两直径为38。m双曲面得出的数据与应用经典Hilld!e测量技术得出的数据进行比较。并论述全息图测量技术的应用范围宽，即能测量裸镜又能测量高反射镀膜面。在从测量裸镜转换到测量镀膜镜，或反之时，此技术不需要进行任何修正。

　　在测量小于100mm的凸非球面时应用CGH技术有以下优点:

　　1.准确性:由于全息图的质量且参考球面精度很容易达到入/10。所以应用全息图技术测量得到的数据精度也高。

　　2.经济型:全息图和检测样板的制作费用小，测量所需的光学元件的精度也不必像干涉仪的精度要求高，所以它们加工容易，成本小。

　　3.高效性:CGH测量容易，由于干涉仪的空腔仅仅几个毫米所以空气震动噪音低。

　　4.灵活性:全息图测量技术可以覆盖整个被测件，传统的测量方法仅能测量能旋转圆锥面反射镜，而全息图测量技术即能测量裸镜又能测量镀膜镜。

　　5.成熟性:已对直径为25cm一1.2m五个非球面的凸镜进行测量，制作全息图。

　　2应用CGH测量样板的干涉仪测量技术

　　一般在测量凸球面时通常需要使用与其相匹配的凹面检测板，当检测板放在凸面光学元件附近，并应用足够强度的相干光照射时，产生的干涉条纹代表了被检波面与参考波面的差值。凹球面的面形误差可以单独在其曲率中心点被检测出来，应用同样方法，凸面非球面面形可以应用与其相匹配的凹面非球面检测板来测量，但这种方法十分显著的困难在于，对每一个被检的凸面非球面光学元件面形的检验都需要制作并检测与其相匹配的凹面非球面检测板。

　　全息测量技术通过使用凹球面的测量样板可以简化上述步骤。该样板容易加工测量。次镜的非球面偏差用环形CGH生成的全息衍射或是加工成检测凹球面参考平面环形板来补偿的。在测量时，全息图检测样板和次镜的距离为几个毫米，照明光源为激光(见图1)。透过检测板可以观测到干涉条纹，干涉图成像到CCD相机上进行分析。通过前后推动检测板，利用相移干涉法可以得到高分辨率的测量数据。