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一文讀懂光學(xué)元件面型檢測(cè)報(bào)告

閱讀：176 發(fā)布時(shí)間：2025-4-7

一文讀懂光學(xué)元件面型檢測(cè)報(bào)告，現(xiàn)代光學(xué)工程向一大一小兩個(gè)方向發(fā)展，“大"是指大口徑拼接技術(shù)，離軸非球面技術(shù)，往往應(yīng)用于大型望遠(yuǎn)鏡、空間望遠(yuǎn)鏡、慣性制約聚變（ICF）裝置。“小"是指亞納米級(jí)高精度面型，低中高頻粗糙度，多應(yīng)用于DUV、EUV光刻設(shè)備。

光學(xué)系統(tǒng)的研制需要高精度檢測(cè)技術(shù)，高精度的檢測(cè)技術(shù)支撐著光學(xué)系統(tǒng)的確定性制造和集成，以及光學(xué)系統(tǒng)仿真技術(shù)。目前行業(yè)的準(zhǔn)則就是沒(méi)有檢測(cè)就沒(méi)有控制，更沒(méi)有確定性加工。

我們?nèi)粘＝佑|的光學(xué)元件性能參數(shù)中的面型規(guī)格有λ/4或者λ/10，這個(gè)參數(shù)是如何測(cè)定并且指代哪些具體的物理指標(biāo)，今天通過(guò)本文中的一份面型檢測(cè)報(bào)告來(lái)解讀。

目前行業(yè)內(nèi)的面型檢測(cè)干涉儀產(chǎn)品，主要是Nikon，Zeiss，和Zygo三個(gè)品牌。干涉儀的工作原理都是利用準(zhǔn)直光線照射標(biāo)準(zhǔn)參考面（平面，球面，非球面）和被測(cè)面（平面，球面，非球面）利用兩束反射光的干涉成像進(jìn)行檢測(cè)，具體細(xì)節(jié)不再贅述。本文以Zygo的激光干涉儀為例說(shuō)明面型檢測(cè)報(bào)告中的核心干貨。

啟動(dòng)干涉儀的 MetroPro軟件，設(shè)置好測(cè)試程序（如顯示剖面線，3D模型，PSD，澤尼克系數(shù)等）后就可以啟動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告頁(yè)面包含的信息有以下幾個(gè)方面。

1. PV數(shù)據(jù)

PV值代表被檢測(cè)表面上的最高點(diǎn)和低點(diǎn)之間的高度差。RMS為檢測(cè)區(qū)域內(nèi)N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平方和除以N以后的開(kāi)方值，稱(chēng)為均方根。此元件被測(cè)面的PV值為62.32nm，rms值為8.295nm。

2. 3D模型

MetroPro軟件可以利用被測(cè)面的采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)轉(zhuǎn)坐標(biāo)，生成3D模型，直觀的表現(xiàn)出面型的凹凸特性。紅色為高點(diǎn)，藍(lán)色為低點(diǎn)。

3. PVr數(shù)據(jù)

由于干涉儀中使用的探測(cè)器的空間分辨率不同，噪聲、鬼像條紋和亮點(diǎn)都會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響，僅用相機(jī)上的兩個(gè)點(diǎn)（峰谷）來(lái)表達(dá)測(cè)量結(jié)果可能不是很精確。PVr是一個(gè)新提出的穩(wěn)健振幅參數(shù)，它的計(jì)算方法是36階Zernike擬合的PV值+ 3倍殘差的均方根值。此元件按照PVr參數(shù)計(jì)算的數(shù)值為45.98+3*2.97=54.9nm。

4. XY軸剖面曲線圖

在第一部分的PV數(shù)據(jù)圖中，被檢測(cè)面的X和Y坐標(biāo)軸的剖面數(shù)值曲線顯示在此圖中，綠色線表示X軸，藍(lán)色線表示Y軸。

5. 干涉條紋圖

這個(gè)干涉條紋就是被測(cè)面和基準(zhǔn)面的干涉條紋圖像，理想的干涉條紋應(yīng)該是等間距且平行，條紋的偏轉(zhuǎn)情況代表著被測(cè)面與基準(zhǔn)面的凹凸關(guān)系。

除了小型標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件（直徑<100mm）的入庫(kù)質(zhì)檢，在大型光學(xué)元件的制造過(guò)程中，干涉儀還起到過(guò)程監(jiān)控的作用，由于大型光學(xué)元件材料比較昂貴，每道加工工序都要求嚴(yán)格控制。大型光學(xué)元件加工過(guò)程為粗磨、精磨和拋光這三道工序，粗磨和精磨工序需用三坐標(biāo)進(jìn)行外形尺寸測(cè)量，拋光工序主要用干涉儀監(jiān)測(cè)工作面面型。

聯(lián)合光科銷(xiāo)售的現(xiàn)貨標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件在入庫(kù)前，都會(huì)使用干涉儀檢查元件工作面是否符合面型規(guī)格要求，普通光學(xué)元件工作面面型精度不低于λ/4，高精度產(chǎn)品的工作面面型精度不低于λ/10，我們確保我們的現(xiàn)貨標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)產(chǎn)品符合標(biāo)稱(chēng)面型指標(biāo)。

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