近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所檢測中心在讀博士生丁毅凡在光學(xué)領(lǐng)域國際知名期刊《Optics and Lasers in Engineering》（JCR?1區(qū)，2022年?IF：5.666）上報道了一項關(guān)于光學(xué)元件多表面面形測量的重大進展。他提出的多尺度分析相移干涉術(shù)（Multi-scale?Analysis Phase-shifting Interferometry，MAPSI）為光學(xué)測量領(lǐng)域帶來了新的發(fā)展。
在光學(xué)元件的多表面面形測量中，傳統(tǒng)的傅里葉相移干涉術(shù)（FTPSI，Zygo?Corp.）一直存在諸多局限，例如對激光器指標(biāo)的高要求、大量干涉圖的長時間采集使測量結(jié)果受環(huán)境振動影響較大以及需要用戶輸入精確腔長等。針對這些問題，丁毅凡博士提出的MAPSI展現(xiàn)出了出色的性能。MAPSI不僅顯著降低了對激光器調(diào)諧范圍的要求，減少了干涉圖的采集數(shù)量，而且其測量結(jié)果與用戶輸入的腔長準(zhǔn)確性無關(guān)，極大地提高了測量的便捷性。這一技術(shù)的核心在于通過精心設(shè)計的移相步長和采樣數(shù)，在波長調(diào)諧移相期間實現(xiàn)精確的頻率分析和高精度波前重建，有效避免了傳統(tǒng)多表面面形干涉測試中常見的采樣不足和頻譜移動問題。
在實驗中，丁毅凡博士驗證了MAPSI的優(yōu)異性能。與FTPSI相比，MAPSI僅需更少的圖像采樣（約為FTPSI的1/6~1/4），即可實現(xiàn)波前重構(gòu)的高測量重復(fù)性。其PV測量重復(fù)性和RMS測量重復(fù)性分別優(yōu)于0.055λ和0.012λ，這一結(jié)果標(biāo)志著光學(xué)元件多表面面形測量領(lǐng)域的一次重要進步。
丁毅凡博士的這一創(chuàng)新成果，不僅為我國光學(xué)領(lǐng)域的研究增添了新的亮點，也為全球光學(xué)測量技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路和方法。未來，我們有理由期待這一技術(shù)在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，推動光學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。
相關(guān)成果見：Yifan Ding,?Qi Lu*,?Shijie Liu,?Xu Zhang,?Dapeng Chen,?and Jianda?Shao,?"Surface profile?measurement?of?transparent?parallel?plates?by?multi-scale?analysis?phase-shifting?interferometry?(MAPSI)",?Optics and Lasers in Engineering?(8 Jul 2024, Received for production).
圖1?配備MAPSI的恒邁光學(xué)4英寸波長調(diào)諧移相干涉儀
圖2?在恒邁光學(xué)干涉儀上使用MAPSI與Zgo干涉儀FTPSI兩技術(shù)之間的面形誤差測量結(jié)果對比圖
表1?使用兩種多表面測量技術(shù)在不同腔長下測量所需的干涉圖數(shù)量對比
| 腔長（mm） | 需要的干涉圖數(shù)量 | |
| FTPSI | MAPSI | |
| 160 | 303 | 66 |
| 180 | 337 | 68 |
| 200 | 371 | 68 |
| 266 | 448 | 72 |
圖3?基于MAPSI的面形誤差PV和RMS重復(fù)測量結(jié)果（~157mm腔長下）
圖4?MAPSI在不同腔長下的測量結(jié)果對比（輸入的腔長值無需太準(zhǔn)確）
圖文源自中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所檢測中心
