點(diǎn)衍射干涉儀的精度檢驗方法

點(diǎn)衍射干涉儀（Point Diffraction Interferometer，PDI）是一種基于衍射干涉原理的光學(xué)測量設備。它利用激光束小孔后產(chǎn)生接近理想的點(diǎn)光源對物體表面進(jìn)行測量，可以實(shí)現對物體形狀、表面粗糙度、折射率等參數的高精度測量。點(diǎn)衍射干涉儀不需要標準參考件，可以用于超高精度面型的檢測，是一種非常重要的高精度測量?jì)x器。

1.1測試光路

測試系統主要由D7點(diǎn)衍射干涉儀主機，準直器，5mm口徑鋁鏡，光學(xué)平臺等構成。

1.2 測試環(huán)境

溫度： 21℃±1℃；

濕度： 30%-70%

1.3 絕 對精度檢測（Accuracy）

絕 對精度的檢測采用波前均方根差（wavefront RMS differential ，WRMSD）的計算方法，WRMSD是干涉儀穩定性和測量有效性的嚴格標準。它定義為所有測量波前差異的均方差加上2X均方差的測量集，并定義為所有測量波前的平均值的綜合參考。

測試步驟：

1） 測試部分從0°開(kāi)始繞光軸以45°步長(cháng)旋轉8次進(jìn)行測量。旋轉是必要的，以排除測量系統設置引起的所有旋轉不對稱(chēng)像差。

2） 測試部分從22.5°開(kāi)始繞光軸以45°步長(cháng)旋轉8次進(jìn)行測量。

3） 在沒(méi)有平滑的情況下處理干涉圖后，從0°開(kāi)始的8個(gè)波前進(jìn)行平均計算，得到平均波前WF0AVG_0，然后從22.5°開(kāi)始的8個(gè)波前也進(jìn)行平均計算，得到平均波前WF0AVG_225。

4） 計算WF0AVG_0和WF0AVG_225的差異，得到絕 對精度。

上海昊量光電設備有限公司銷(xiāo)售的點(diǎn)衍射干涉儀，型號D7在客戶(hù)現場(chǎng)進(jìn)行了干涉儀精度的檢測，實(shí)驗測得該干涉儀的精度為0.707nm RMS 。

圖1 絕對精度檢測結果

1.4 重復精度檢測（Repeatability）

重復精度的檢測采用波前均方根差（wavefront RMS differential ，WRMSD）的計算方法。對如下圖2的波前進(jìn)行重復性測量，共計測量30組，每組測量5次。選取1,3,5,7…29奇數組的數據進(jìn)行平均，得到平均波前WF0AVG_29，選取2,4,6,8…30偶數組的數據進(jìn)行平均，得到平均波前WF0AVG_30。計算WF0AVG_0和WF0AVG_225的差異，得到重復精度。

上海昊量光電設備有限公司銷(xiāo)售的愛(ài)沙尼亞Difrotec公司的點(diǎn)衍射干涉儀的重復精度，經(jīng)過(guò)測量計算，重復精度為：0.25nm RMS(λ/2500)，如下圖3。

圖2 鋁鏡面型3D圖

圖3 重復精度檢測結果

1.5 干涉儀系統配置

D7：點(diǎn)衍射干涉儀主機；DA1：150mm/230mm準直器

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