大口径非球面镜CGH测试精度的校准方法

计算机生成的全息图 (CGH) 用于将干涉仪产生的标准球面波前转换为与被测元件的光学设计相匹配的非球面或自由形式的波前 (图1)。这实现了高精度的表面形状测试，是目前超纳米精度测试的主要方法。大口径非球面反射镜。

用于等效曲面设计的非球面波前演化

为了克服孔径尺寸的限制，开发了一种基于等效元素的CGH测量精度校准方法。通过模拟非球面波前的传播过程，设计了小直径等效元件 (直径减小约一个数量级)。在自准直测量装置中，该元件完全等效于超大直径非球面镜。随后，由小直径传输的非球面波前参考，高精度轮廓检测等效元件用于解决超大直径非球面反射镜的CGH补偿元件的精度校准问题。

等效面精度及标定精度

为了验证上述CGH精度校准方法的有效性，研究团队设计并制造了直径为3.5米的非球面反射镜的等效表面元件，其有效直径为281毫米。采用CGH干涉补偿法和高精度轮廓检测法对等效面元的面形精度进行了测试，结果显示精度优于RMS 10 nm。通过使用低阶表面误差Zernike分析和空间频域分析对结果进行比较，验证了结果的一致性。基于正交假设的实际表面误差估计表明，300mm直径CGH补偿元件的校准精度达到4 nm，精度标度比为1.1 ppb。

贝纳光学在大口径非球面反射镜的检测方面有丰富的经验，尤其是CGH补偿干涉检测方法。