用绝对干涉测量法校准复曲面和二次曲面的研究

　　1前言

　　光学元件表面的几何形状可以通过干涉测量法非常精确的检测出。一个从所周知的例子就是应用玻璃样板来检测球面。数字化的干涉测量法通常用来获得数值化的检测结果。近来，用来测量圆柱透镜的干涉测量仪器已投入使用。尽管针对平面、球面和二次曲而已有相应的检测方法，但为了获得精确的结果所有的干涉仪都得进行校准。

　　近来，在工业应用中高质量复曲面(图1)的需求量不断地增加，如应用在激光扫描设备的扫描透镜和电子打印机中，为保证仪器严格的性能指标，这些元件的精度要求很高。这样就有必要对用来检测的干涉仪进行校准。

　　另外二次曲而(见图2)的精度指标也日益显得很重要，如二次曲而应用在圆柱面的横向而检测过程中。为了检测技术要求的表面，有必要降低对测量的敏感度和增大测量范围。这可以通过波前掠入射来实现。可以利用产生的二次波前掠入射可以检测技术要求的圆柱面。因为圆柱面被看作二次曲面的一个特例，因此可以通过修正二次曲面的校准方法来得到圆柱面的校准方法(见图3).

　　现在，BIFO已发展了一种新的用来检测复曲面和二次曲而的绝对测量方法以及校准测量复曲面和二次曲面的干涉仪的方法。

　　2检测而形用干涉仪

　　通常应用Fizeai，或Twyman-Green干涉仪来检测样品的面形。这些干涉仪确定参考面和样品面的光程差(OPD)，图4所示为典型的Twym}n-Green干涉仪的光路图。干涉仪的主要元件有分光板、光束整形元件和参考面。为了使Twymln-Green干涉仪适合于检测复曲而和二次而而引入两项修正:一是对常规的光束整形，二是需要进行额外的调整过程。

　　理想干涉仪和理想样品的放置、理想的调节以及理想的干涉参考平面将产生理想的无偏差的波前。但是，实际上所有的干涉仪都有误差且没有校准。参考平面也总是与理论数学模型有偏差(图4)。干涉仪中的其他元件也难免有偏差。因此没有校准干涉仪将导致附加的光程差。这就意味着干涉仪仅反映相对的测量结果。而且这些误差总是与系统误差混淆。这里需要特别指出，测量结果是指非理想参考平面情况下的测量结果。为了消除测量结果中的系统误差将采取特殊方法。

　　3绝对测量法

　　用一个特殊的对准函数拟合测量结果来对未校准的干涉仪进行数值补偿，此函数反映样品表而的理论位置和实际位置的光程差。理论位置由干涉仪中的检测光束确定。与校准误差相反，干涉仪的误差只能通过校准干涉仪来消除，用校准过的干涉仪可以测定样品的表而与理想的几何而的偏差。这个偏差不受干涉仪系统误差的影响。校准干涉仪有两种基本方法，一是测量表面偏差与理想表而偏差的差值等于由干涉仪光学元件和参考平而的误差引起的干涉仪误差。二是能确定干涉仪误差(其中包括参考平而的误差)的方法都可以直接应用，这种能直接确定干涉仪误差的方法就称为绝对测量方法。以上这两种方法中干涉仪的误差都能确定且由测量结果得出正确的结果。