1、中国科学院光电技术研究所先进光学研制中心报告人：侯溪报告人：侯溪光电技术研究所光电技术研究所 先进光学研制中心先进光学研制中心2013-9-5高精度光学元件面形干涉检测技术进展高精度光学元件面形干涉检测技术进展1PPT课件目目 录录v1 1、概述、概述v2 2、国内外高精度面形检测技术现状和发展趋势、国内外高精度面形检测技术现状和发展趋势v3 3、高精度面形干涉检测技术进展、高精度面形干涉检测技术进展v4 4、结束语、结束语2一、概述一、概述3 现代光学工程向现代光学工程向”一大一小一大一小” 两个方向发展。两个方向发展。 v “大大”:”:大口径大口径 大相对口径大相对口径 拼接拼接 离轴非
2、球面离轴非球面 轻质量轻质量 高精高精度度v “小小”:”:亚纳米级高精度面形亚纳米级高精度面形 低中高频粗糙度低中高频粗糙度 大型地基望远镜、空间望远镜、惯性约束聚变装置、深紫外大型地基望远镜、空间望远镜、惯性约束聚变装置、深紫外和极紫外投影曝光系统已经成为现代光学工程的典型代表。和极紫外投影曝光系统已经成为现代光学工程的典型代表。 大大小小大型望远镜大型望远镜空间望远镜空间望远镜DUV光刻机光刻机ICFEUV光刻机光刻机1nm rms4检测技检测技术术制造技制造技术术系统集系统集成成仿真仿真高端光学系统研制需要高精度检测技术，而高精度检测高端光学系统研制需要高精度检测技术，而高精度检测技术
3、支撑光学系统精确仿真、确定性制造和系统集成。技术支撑光学系统精确仿真、确定性制造和系统集成。50.1m1cm1mm0.1mm10um1um0.1um10nm1nm0.1nm0.1nm自上而下自上而下毛细血管毛细血管DNA大小大小分子分子原子大小原子大小1940 1960 1980 2000 2020纳米制造纳米制造原子级确定性制造原子级确定性制造 “自上而下自上而下”加工的极端加工的极端6v“If you can measure it, you can make it.If you can measure it, you can make it.” Kenneth Goldberg, Cent
4、er for X-Ray Optics, Kenneth Goldberg, Center for X-Ray Optics,Lawrence Berkeley National Laboratory, CA, USA.Lawrence Berkeley National Laboratory, CA, USA.v没有检测没有检测, ,就没有控制就没有控制, ,更没有确定性加工更没有确定性加工v检测到多高加工到多高检测到多高加工到多高v光学制造精度受到相应检测精度的限制光学制造精度受到相应检测精度的限制制造与检测密不可分制造与检测密不可分71mm0.1mm10um1um0.1um10nm1nm
5、0.1nmRms基础加工基础加工精度提升精度提升最终成形最终成形用不同的放大用不同的放大倍率以覆盖整倍率以覆盖整个中频波段个中频波段用不同的用不同的扫描范围扫描范围以覆盖整以覆盖整个高频段个高频段 “自上而下自上而下”表面误差表面误差制造与检测的集成模型及软件制造与检测的集成模型及软件高高精精度度干干涉涉仪仪高精度光学元件制造与检测相辅相成8核心关键技术：高精度面形检测技术核心关键技术：高精度面形检测技术5-10nm1nm0.1nm rms 挑战极限挑战极限Taking Optical Precision to the Extreme, Mark Bigelow& Noreen Harned,
6、2004,ASML OPTICS9 从本质上讲，纳米级甚至亚纳米级高精度面形检从本质上讲，纳米级甚至亚纳米级高精度面形检测基于超高重复性的集光机电算为一体的干涉仪测基于超高重复性的集光机电算为一体的干涉仪，通过减小参考波前误差，隔离、抑制、分离或，通过减小参考波前误差，隔离、抑制、分离或补偿校正系统和随机误差实现高精度测量。补偿校正系统和随机误差实现高精度测量。当前核心任务：当前核心任务：提升复位精度，实现提升复位精度，实现制造和检测制造和检测的有效闭环的有效闭环提升绝对检测精度，实现提升绝对检测精度，实现设计与检测设计与检测的有效闭环的有效闭环10二、国内外高精度面形检测技术二、国内外高精度
7、面形检测技术现状和发展趋势现状和发展趋势11国外面形干涉检测技术及仪器发展态势国外面形干涉检测技术及仪器发展态势2020世纪世纪7070年代中后期年代中后期激光技术、电子技术、计算机技术激光技术、电子技术、计算机技术相移干涉技术相移干涉技术相位精度将相位精度将PV 1/10波长提高一个量级波长提高一个量级2020世纪世纪9090年代中后期年代中后期-21-21世纪初世纪初光学系统、电子系统光学系统、电子系统相干噪声抑制和成像系统优化改进相干噪声抑制和成像系统优化改进分辨率分辨率 亚毫米级亚毫米级 仪器重复性仪器重复性 亚纳米级亚纳米级 2020世纪世纪9090年代中后期年代中后期-至今至今高性
8、能干涉仪主机与隔震系统高性能干涉仪主机与隔震系统温度控制系统和绝对测量系统进行集成温度控制系统和绝对测量系统进行集成高重复性高重复性 亚纳米甚至几十亚纳米甚至几十pmpm高精度高精度 亚纳米级亚纳米级 分辨率分辨率 重复性重复性 精度精度12策略一：产生高精度的参考波前策略一：产生高精度的参考波前点衍射干涉仪：亚纳米精度点衍射干涉仪：亚纳米精度 美国美国LivermoreLivermore日本日本NikonNikon高端干涉仪系统高端干涉仪系统 亚纳米级精度亚纳米级精度 13日本日本NikonNikon德国德国ZeissZeiss美国美国ZygoZygo策略二策略二: :绝对测量方法去除参考面
9、误差影响绝对测量方法去除参考面误差影响14国内外球面绝对检测技术研究现状（一）国内外球面绝对检测技术研究现状（一）v 双球面法：双球面法：19731973年，年，A. E. JensenA. E. Jensen首先提出了可实现球面绝对检测的三首先提出了可实现球面绝对检测的三位置双球面法位置双球面法； 19901990年，年，Bruce E. TruaxBruce E. Truax等报道了三位置法的理论公等报道了三位置法的理论公式推导式推导；后来，美国后来，美国ZygoZygo公司公司L. A. SelbergL. A. Selberg将上述三位置法扩展为五将上述三位置法扩展为五位置法位置法，即
10、，即共焦位置共焦位置0 0、9090、180180、270270度和度和 “猫眼猫眼”位置位置。v 该方法原理较简单，但对调整误差较为敏感，旋转角度误差将会影响该方法原理较简单，但对调整误差较为敏感，旋转角度误差将会影响绝对检测精度。绝对检测精度。三位置法三位置法双球面法双球面法原理示意图原理示意图ZygoZygo五位置法绝对检测示意图五位置法绝对检测示意图15v 随机球标定法：随机球标定法：P. E. ParksP. E. Parks等人等人19981998年年提出提出，对一个标定球在大量随对一个标定球在大量随机位置进行相对检测，然后进行数据机位置进行相对检测，然后进行数据平均平均，标定球的
11、误差随着检测次，标定球的误差随着检测次数的增加趋于零，平均结果将主要反映数的增加趋于零，平均结果将主要反映参考面参考面面形误差信息面形误差信息。v 随后，随后，Ulf GriesmannUlf Griesmann等报道了一种随机球等报道了一种随机球标定标定法的实施装置。美国亚法的实施装置。美国亚利桑那大学的利桑那大学的Zhou PingZhou Ping等对随机球等对随机球标定标定法的随机误差、几何误差和法的随机误差、几何误差和衍射误差进行了分析。衍射误差进行了分析。国内外球面绝对检测技术研究现状（二）国内外球面绝对检测技术研究现状（二）16v 19991999年，日本年，日本NikonNik
12、on公司公司的研究人员的研究人员报道了基于平移旋转的球面绝对报道了基于平移旋转的球面绝对检测技术原理与实验装置检测技术原理与实验装置。v 20012001年，德国年，德国Carl ZeissCarl Zeiss公司在自制的斐索型干涉仪公司在自制的斐索型干涉仪Direct 100Direct 100上运用上运用该技术实现了球面的绝对检测，检测精度达到了该技术实现了球面的绝对检测，检测精度达到了0.15nm RMS0.15nm RMS和和0.07nm 0.07nm 的重复性的重复性。v 20022002年，年，NikonNikon公司则点衍射干涉仪上运用该绝对检测技术实现了公司则点衍射干涉仪上运用
13、该绝对检测技术实现了RMS RMS 为为0.3nm0.3nm的高精度面形检测。的高精度面形检测。平移旋转法平移旋转法原理示意图原理示意图国内外球面绝对检测技术研究现状（三）国内外球面绝对检测技术研究现状（三）17v 20082008年，年，R. Schreiner R. Schreiner 等人提出了一种基于半屏的奇偶分解法，可以等人提出了一种基于半屏的奇偶分解法，可以标定出参考面面形误差。标定出参考面面形误差。随后随后，澳大利亚，澳大利亚Jan BurkeJan Burke等人提出了基于半等人提出了基于半屏的双通道自标定方法，可以快速标定出参考面的偶误差。屏的双通道自标定方法，可以快速标定出
14、参考面的偶误差。国内外球面绝对检测技术研究现状（四）国内外球面绝对检测技术研究现状（四）18v 在国内，长春光机所、光电技术研究所、南京理工大学、北京理工大在国内，长春光机所、光电技术研究所、南京理工大学、北京理工大学、浙江大学和学、浙江大学和哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学等单位在平面、球面和柱面绝对检测等单位在平面、球面和柱面绝对检测方法方法和干涉仪误差标定方法和干涉仪误差标定方法上进行了不少努力和探索，上进行了不少努力和探索，取得了重要进取得了重要进展，展，主要集中在原理性研究和实验验证方面。主要集中在原理性研究和实验验证方面。v然而绝对检测方法精度受到检测环境、干涉仪性然而绝对检测方法精度
15、受到检测环境、干涉仪性能、数据变换、数据配准误差、数据处理等因素能、数据变换、数据配准误差、数据处理等因素的影响，要实现纳米级的影响，要实现纳米级甚至亚纳米级甚至亚纳米级高精度检测高精度检测需要综合考虑上述因素。需要综合考虑上述因素。国内外球面绝对检测技术研究现状（五）国内外球面绝对检测技术研究现状（五）19光学面形高精度检测技术发展趋势分析光学面形高精度检测技术发展趋势分析v从源头上进行原理创新从源头上进行原理创新 v从单元技术到系统性技术集成从单元技术到系统性技术集成v从干涉仪主机到高端干涉仪系统从干涉仪主机到高端干涉仪系统v从相对检测到绝对检测从相对检测到绝对检测v从通用检测配置和专用检
16、测配置从通用检测配置和专用检测配置v从几纳米到亚纳米甚至几十从几纳米到亚纳米甚至几十pm级重复性级重复性v从十纳米到纳米甚至亚纳米级精度从十纳米到纳米甚至亚纳米级精度20 三、高精度面形干涉检测技术进展21重复精度、复位精度和精度重复精度、复位精度和精度基本概念示意图基本概念示意图干干涉涉仪仪重复精度重复精度复位精度复位精度精度精度较好较好较差较差标准镜头标准镜头干干涉涉仪仪标准镜头标准镜头干干涉涉仪仪标准镜头标准镜头高精密制造高精度制造22参考标准参考标准干涉仪的测量准确度干涉仪的测量准确度AccuracyAccuracy相对测量相对测量 测量精度测量精度AccuracyAccuracy 绝
17、对测量绝对测量1nm rms1nm rms标定方法标定方法3-53-5倍倍1010倍最佳倍最佳重复精度重复精度(亚纳米亚纳米)测量重复性测量重复性 重重新新调调整整复位精度复位精度(亚纳米亚纳米)机机械械稳稳定定性性热热稳稳定定性性温度变化温度变化振动振动空气扰动空气扰动干涉仪光腔干涉仪光腔电子噪声电子噪声相干噪声相干噪声成像非线性成像非线性光电系统光电系统数字噪声数字噪声三平板法三平板法双球面法双球面法随机球法随机球法平移旋转法平移旋转法非球面标定非球面标定误差误差“操控操控”技术技术相位计算算算干涉仪主机干涉仪主机标准标准镜头镜头被测元件被测元件(补偿器补偿器)2317：15 19：00
18、21.00 23.00 1：00 3:00 5:00 7：00 9:00 9：30长期重复性检测实验10mm短光腔短期重复性短光腔短期重复性相邻数据相减适当光腔长度(200mm)长期重复性环境改造环境改造（一）、提升长期重复性（一）、提升长期重复性0.1-0.2nm rms0.1-0.2nm rms24热平衡仿真热平衡仿真支撑结构变形仿真支撑结构变形仿真（二）、提升再现性（二）、提升再现性0.5nm rms,0.5nm rms,加工检测迭代必须解决加工检测迭代必须解决25 绝对测量技术绝对测量技术（三）、提升绝对检测精度（三）、提升绝对检测精度v参考面误差小于被测面误差v参考面误差与被测面误差
19、相当v参考面误差大于被测面误差26球面绝对测量和参考面标定方法球面绝对测量和参考面标定方法高精度非球面检测技术基础高精度非球面检测技术基础名称名称特点特点适用范围适用范围存在挑战存在挑战当前状态当前状态1.双球面法双球面法原理简原理简单单,可扩展可扩展2N+1法法会聚镜头会聚镜头:被测面被测面参考面参考面 要求绕光轴旋转，很难要求绕光轴旋转，很难正确获得旋转后的共焦测正确获得旋转后的共焦测量结果量结果猫眼测量非共光路猫眼测量非共光路工程应用工程应用优化和精度提升优化和精度提升2.2.随机球法随机球法理论精理论精度高度高,易易操作操作会聚镜头会聚镜头 参考面参考面平均数目优化平均数目优化自动控制
20、平台自动控制平台不适合小相对口径标准不适合小相对口径标准镜头标定镜头标定工程应用工程应用优化和精度提升优化和精度提升3.3.平移旋转法平移旋转法通用性通用性好好会聚镜头会聚镜头:被测面被测面/参考面参考面发散镜头发散镜头:被测面被测面/参考面参考面平面平面平面镜头平面镜头被测平面被测平面大行程精密样品台大行程精密样品台数据处理较复杂数据处理较复杂重力变形重力变形立式状态立式状态工程应用工程应用优化和精度提升优化和精度提升工程应用工程应用优化和精度提升优化和精度提升4. 4. 三平板法三平板法273.1 3.1 双球面法双球面法三位置法:0180度共焦猫眼测量五位置法:090180270度共焦猫
21、眼测量被测面被测面参考面参考面标准镜头标准镜头28)(WWRMS)(WWPV被测面RMS1-2nm参考面RMS5-6nmCCD像素400仿真次数100旋转角度误差0.5猫眼位置中心点误差1 pixel共焦位置中心点误差2 pixel参考面Zernike项36被测面Zernike项6401020304050607080901000123456三 位 置 与 五 位 置 法 参 考 面 残 差PV对 比010203040506070809010000.050.10.150.20.250.30.35三 位 置 与 五 位 置 法 参 考 面 残 差rms对 比01020304050607080901
22、000123456789三 位 置 与 五 位 置 法 被 测 面 残 差PV对 比010203040506070809010000.050.10.150.20.250.30.35三 位 置 与 五 位 置 法 被 测 面 残 差rms对 比100100次仿真分析统计结果显示多数参考面和被测面面形残余次仿真分析统计结果显示多数参考面和被测面面形残余误差误差0.2nm rms0.2nm rms。双球面法仿真分析双球面法仿真分析面形残差面形残差PVPV和和rmsrms对比对比29猫眼测量结果猫眼测量结果)180,()180,(),(),(),(rTrWrWrTrWRRRRC双球面法绝对测量实验验证
23、双球面法绝对测量实验验证300510152025303540-1-0.500.511.522.5x 10-3泽 尼 克 项 数系数 ( 波长)10组 数 据 泽 尼 克 系 数 平 均 值 (被 测 面 ) 十组实验平均结果参考面十组实验平均结果参考面Zernike系数系数数数 系系012345678910113.63.844.24.44.64.85组 数RMS值 (nm)参 考 面 面 形 误 差 RMS值rms (nm)rms (nm)参考面面形误差参考面面形误差(厂家厂家A 6” F0.8) 十组十组(10(10次次/ /组组) )独立实验参考面结果独立实验参考面结果0123456789
24、10110.80.911.11.21.31.41.5组 数RMS值 (nm)被 测 面 面 形 误 差 RMS值rms (nm)rms (nm) 被测面面形误差被测面面形误差( F0.75 F0.75 被测面被测面 ) ) 十组十组(10(10次次/ /组组) )独立实验被测面结果独立实验被测面结果0510152025303540-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.01泽 尼 克 项 数系数 ( 波长)10组 数 据 泽 尼 克 系 数 平 均 值 (参 考 面 )十组实验平均结果被测面十组实验平均结果被测面Zernike系数系数数数 系系实验验证了以实验验证了以4nm
25、 rms4nm rms的参考面检测的参考面检测1nm rms1nm rms被测面的可行性。被测面绝对测量结果被测面的可行性。被测面绝对测量结果rmsrms约约为为1nm ,1nm ,变化范围为变化范围为0.15nm,0.15nm,参考面绝对测量结果参考面绝对测量结果rmsrms约为约为4.2nm 4.2nm 左右，变化范围为左右，变化范围为 0.2nm0.2nm。3636项项ZernikeZernike系数表征的参考面和被测面绝对测量结果具有亚纳米级的不确定度。系数表征的参考面和被测面绝对测量结果具有亚纳米级的不确定度。双球面法绝对测量实验验证双球面法绝对测量实验验证313.2. 随机球法随机
26、球法 操作简单，理论精度高操作简单，理论精度高,适合大相对口径标准镜头标定适合大相对口径标准镜头标定32随机球法仿真分析随机球法仿真分析不同采样频率不同采样频率33三组随机球独立标定结果及残差三组随机球独立标定结果及残差 ( (厂家厂家B B 6” F1.1) )012345678910112.62.72.82.933.13.23.33.43.5组 数RMS值 (nm)参 考 面 面 形 误 差 RMS值rms (nm)rms (nm)双球面法参考面绝对测量结果双球面法参考面绝对测量结果( (厂家厂家B B 6 6” F1.1) F1.1)十组十组(10(10次次/ /组组) )独立实验参考面
27、结果独立实验参考面结果实验验证了随机球法标定参考面误差的可行性，其复现性小于实验验证了随机球法标定参考面误差的可行性，其复现性小于0.5nm rms,0.5nm rms,参考面主要为初参考面主要为初级和级和三叶形三叶形像散像散, ,约为约为3nm rms3nm rms。双球面绝对测量结果为。双球面绝对测量结果为3nm rms, 3nm rms, 变化范围为变化范围为0.2nm, ,与与随机球法具有较好的一致性，实现了交叉验证。随机球法具有较好的一致性，实现了交叉验证。随机球法实验验证随机球法实验验证34旋转非对称旋转非对称旋转对称旋转对称面形误差面形误差3.3 平移旋转法平移旋转法0 0度位置
28、度位置180180度位置（旋转）度位置（旋转）0 0度位置度位置x x方向平移方向平移35技术优势技术优势v 无需猫眼位置的测量，故可用于标定发散镜头，可实现对长曲率半径无需猫眼位置的测量，故可用于标定发散镜头，可实现对长曲率半径球面的短光腔标定球面的短光腔标定v 小相对口径标准镜头标定小相对口径标准镜头标定36 平移旋转法数据处理算法及误差仿真分析平移旋转法数据处理算法及误差仿真分析v 1. N1. N次等角度旋转次等角度旋转+Zernike+Zernike旋转对称多项式拟合旋转对称多项式拟合v 2. 2. 补偿补偿KN_thetaKN_theta项误差的项误差的NN次等角度旋转法次等角度旋
29、转法v 3. 3. 全口径面形全口径面形ZernikeZernike多项式拟合法多项式拟合法v 4. 4. 基于全局优化的基于全局优化的ZernikeZernike多项式拟合方法多项式拟合方法v 5. 5. 平移旋转快速算法：将二维旋转对称面形简化为一维平移旋转快速算法：将二维旋转对称面形简化为一维v 6. 6. 点对点计算方法，直接分离被测面和参考面面形误差点对点计算方法，直接分离被测面和参考面面形误差00.20.40.60.811.21.41.61.8200.050.10.150.20.250.30.35Error of translations / pixelRMS of residua
30、l figure / nm00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.050.10.150.20.250.30.35Error of rotations / degreeRMS of residual figure / nm平移旋转误差仿真分析37基于全局优化的基于全局优化的ZernikeZernike多项式拟合方法多项式拟合方法v 算法思路算法思路参考面参考面被测面被测面检测结果检测结果平移旋转因子平移旋转因子v 采用采用ZernikeZernike快速算法，利用高阶多项式拟合中低频面形误差快速算法，利用高阶多项式拟合中低频面形误差v 基于全局优化，同时计算出被测面和参考
31、面的绝对面形误差基于全局优化，同时计算出被测面和参考面的绝对面形误差v 相比现有通用算法，该算法更能抑制系统误差和随机噪声相比现有通用算法，该算法更能抑制系统误差和随机噪声38(1)(1)平面重复标定平面重复标定标准镜：标准镜：300mm300mm口径平面标准镜口径平面标准镜被测镜：被测镜：300mm300mm口径平口径平面反射镜面反射镜连续两次独立标定，比较参考面的标定结果连续两次独立标定，比较参考面的标定结果（a a）第一次标定）第一次标定（b b）第二次标定）第二次标定（a a）与（）与（b b）残差）残差RMS = 4.37nmRMS = 4.36nmRMS = 0.40nm平移旋转法
32、实验验证39（2 2）不同平面对比标定）不同平面对比标定v 用两块不同的平面标准镜用两块不同的平面标准镜B B和和C C标定同一块被测平面标定同一块被测平面A ARMS = 0.47nmRMS = 3.72nmRMS = 4.00nm (a) BA(a) BA实验标定的实验标定的A A平平面面形误差面面形误差 (b) CA(b) CA实验标定的实验标定的A A平面面形误差平面面形误差 (c) 残差残差平移旋转法实验验证40（3 3）不同方法的平面交叉标定）不同方法的平面交叉标定v 传统传统的三平板法：的三平板法：1块被测平面A、2块平面标准镜B和C 存在的问题：立式检测时存在的问题：立式检测时
33、平面平面B B存在翻转，面形会产生变化存在翻转，面形会产生变化RMS = 0.23nmRMS = 0.73nmRMS = 0.76nm (a) (a) 平移旋转法平移旋转法 (b) (b) 三平板标定结果三平板标定结果 (c) (c) 残差残差v 将平移旋转法引入平面绝对检测将平移旋转法引入平面绝对检测: :只需只需2 2块平面，且无需翻转块平面，且无需翻转平移旋转法实验验证 完成了三平板法和平移旋转法的绝对检测实验验证，数完成了三平板法和平移旋转法的绝对检测实验验证，数据显示残差优于据显示残差优于0.3nm rms0.3nm rms。41（4 4）不同厂家标准镜）不同厂家标准镜F1.1F1.
34、1、同一被测球面对比标定、同一被测球面对比标定A A、厂家厂家A A 6”F1.1 6”F1.1B B、厂家厂家B B 6” F1.1 6” F1.1被测被测面，面，RMS=9.42nmRMS=9.42nm参考面，参考面，RMS=2.75nmRMS=2.75nm平移旋转法实验验证参考面，参考面，RMS=4.08nmRMS=4.08nm被测被测面，面，RMS=9.23nmRMS=9.23nm42（4 4）不同厂家标准镜）不同厂家标准镜F2.2F2.2、同一被测球面对比标定、同一被测球面对比标定A A、厂家厂家A A 6” F2.2 6” F2.2B B、厂家厂家B B 6”F2.2 6”F2.2
35、参考面，参考面，RMS=1.58nmRMS=1.58nm参考面，参考面，RMS=3.33nmRMS=3.33nm被测面，被测面，RMS=4.48nmRMS=4.48nm被测面，被测面，RMS=4.73nmRMS=4.73nm平移旋转法实验验证43(5) (5) 不同算法对比不同算法对比全局优化多项式拟合法全局优化多项式拟合法快速算法快速算法v 旋转非对称面形误差旋转非对称面形误差 - N- N次等角度旋转法次等角度旋转法v 旋转对称面形无偿旋转对称面形无偿 -同一方向多次平移同一方向多次平移RMS= 6.49nmRMS= 6.48nmv 快速算法特点：快速算法特点：v 二维简化为一维二维简化为
36、一维v 无需多项式拟合，无需多项式拟合，保留有高频信息保留有高频信息v 二维面形简化为一二维面形简化为一维，极大减少未知维，极大减少未知量量v 计算复杂度降低计算复杂度降低v 计算速度极大提高计算速度极大提高平移旋转法实验验证44( (四四) ) 不确定度评估不确定度评估误差分析和精度预测绝对测量实验验证独立交叉测试纳米级甚至亚纳米级面形检测A.双球面法双球面法 C.平移旋转法平移旋转法B.随机球法随机球法ABCABCABCABBCAC相对检测相对检测45 实现了三种主流球面标定方法随机球法、双球面法和平移旋实现了三种主流球面标定方法随机球法、双球面法和平移旋转法的交叉对比验证，不确定度转法的
37、交叉对比验证，不确定度( (精度精度) )优于优于0.9nm rms0.9nm rms，并，并均投入工程应用。为高精度非球面检测提供了技术基础。均投入工程应用。为高精度非球面检测提供了技术基础。具有独立原理的绝对球面检测方法交叉验证实验具有独立原理的绝对球面检测方法交叉验证实验463.4非球面CGH补偿检测技术波面补偿误差： rms=0.0002线形计算全息图环状计算全息图47双计算全息图掩双计算全息图掩膜版膜版高精度非球面CGH补偿检测技术主全息主全息对准全息对准全息48需要标校的主要误差：基片面形及均匀性误差CGH的刻线位置误差参考面误差基于球面绝对检测技术基于球面绝对检测技术技术挑战技术
38、挑战: :非球面检测具有更多中间环非球面检测具有更多中间环节节, 1nm rms, 1nm rms非球面检测对非球面检测对CGHCGH制作制作精度和标定方法提出更高要求精度和标定方法提出更高要求! ! 目前，已经建立起CGH设计、误差分析、标定和实验验证平台。高精度非球面CGH补偿检测技术49四、结束语四、结束语v高精度面形检测技术是高精度光学元件制高精度面形检测技术是高精度光学元件制造核心技术，亚纳米级超高精度面形检测造核心技术，亚纳米级超高精度面形检测存在极大技术挑战。存在极大技术挑战。v干涉检测系统的检测精度取决于对系统的干涉检测系统的检测精度取决于对系统的认知程度。认知程度。v我们在系统级高精度面形检测技术研究方我们在系统级高精度面形检测技术研究方面取得重要进展，达到纳米量级，目前正面取得重要进展，达到纳米量级，目前正进行优化和精度提升相关研究。进行优化和精度提升相关研究。50谢谢 谢谢51
