Design and measurement error analysis of transmission sphere based on pupil aberration theory
Abstract
高端光学制造对光学部组件的面形和波像差提出了极高要求，菲索干涉仪是光学精密测量领域重要的高精度、高灵敏度计量仪器，标准球面镜头是其实现球面元件面形、光学镜头波像差高精度测量的关键核心器件，在测量范围内尽可能降低其引入的测量误差是极具挑战性的。本文从球面干涉测量误差的产生机理出发，首次建立了光瞳像差与回程误差的理论模型，揭示了镜头设计参数和测量对象对光瞳像差的底层作用机制。设计了一款6inF7.2标准球面镜头，通过仿真分析验证了理论模型的正确性。针对该款镜头进行公差分析和研制组装，通过镜间距主动补偿实现了透射波前离焦项0.03λ，总体波前PV=0.32λ，优于公差预期。开展多条纹回程误差测量实验，验证了光瞳像差与回程误差的相关性。本文提出的设计理论有助于深入理解标准球面镜头像差对球面干涉测量误差的作用机理，为该类镜头制定合理的设计目标和高效的优化策略，并有望为超高精度、非球面等极端测量场景提供专用化解决方案。
Fields of Study & Subjects
Optical measurement and interference techniques
Advanced Measurement and Metrology Techniques
Advanced optical system design
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 9
- Publication date
- 1 January 2026