非球面光学元件之面形测量方法

      非球面的加工方法分为注塑成型法、模压成型法和冷加工法三大类，在这三类加工方法中，冷加工法的加工精度*高，借助磁流变抛光（MRF）和离子束修形（IBF）等手段，该方法可以获得纳米级的面形精度。冷加工法分为铣磨、精磨、粗抛光、精抛修面形等主要工序，在各个工序下，都有对应的面形测量方法。在此，我们介绍几个面形测量方法。

1非球面铣磨阶段的面形测量

A、轮廓仪法

       对于旋转对称的非球面元件，采用接触式轮廓仪做测试，可以获得亚微米量级的面形测试精度，其中，以英国Taylor Hobson公司生产的PGI OPTICS或者PGI FREEFORM轮廓仪应用*为广泛。设备图片如下图所示：

      该设备采用接触式探针来测试非球面的矢高轮廓，通过将实测结果与理论非球面曲线做对比，可以获得单根线的面形轮廓误差曲线。测量结果可以直接导入到加工机床中，从而指导元件的下一轮加工。

      PGI系列非球面轮廓仪，还可以测量表面的粗糙度。

2非球面在精磨&粗抛阶段的面形测量

        在精磨和粗抛阶段，非球面的面形PV值在微米和亚微米量级，此时，结合商用的检测设备，可以实现元件的准确测试。常用的检测设备有Taylor Hobson公司生产的Luphoscan系列非球面轮廓仪。

      Luphoscan 轮廓仪基于激光多波长干涉技术（MWLI），可以利用非接触的方法测试非球面的矢高变化，从而评估整个非球面的面形误差分布，面形测量精度约±50nm（PV）以内。该系列设备包含Luphoscan 260 HD、Luphoscan 420 HD以及定制化的大口径机型，分别对应*大可测的口径为260mm、420mm以及更大尺寸。

3非球面在精抛光阶段的面形测量

      Zygo公司开发了VFA(Verifire Asphere)干涉测量设备，通过环带拼接的方法，可以实现轴对称非球面的面形拼接测试，并给出拼接后的面形分布，拼接法用于非球面的面形测量，也是一种有价值的开拓。

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