【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所研究人員在數(shù)字化子孔徑拋光中中頻誤差的研究方面取得進展，研究首次證明工具與光學(xué)元件間接觸壓強分布是影響中頻誤差不可忽視的重要因素，并提出旋轉(zhuǎn)卷積模型(RPC)，實現(xiàn)了受該因素影響下中頻誤差定量解耦；研究成果進一步深化了對子孔徑拋光中頻誤差產(chǎn)生機制的理解，也為中頻誤差的進一步抑制提供了新的研究思路。相關(guān)研究成果發(fā)表于《光學(xué)快報》(Optics Express)。
 

　　隨著現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的快速發(fā)展，高功率激光、大型望遠系統(tǒng)、光刻系統(tǒng)等對光學(xué)元件精度及產(chǎn)能提出了極高的要求，尤其是中頻誤差指標(biāo)已成為制約各系統(tǒng)進一步提升的關(guān)鍵瓶頸問題。在高功率激光系統(tǒng)中，中頻誤差會引起焦斑拖尾和近場調(diào)制，甚至?xí)p壞光學(xué)元件；在成像系統(tǒng)中，中頻誤差會引起小角度散射，降低光束質(zhì)量和成像對比度。在數(shù)字化子孔徑拋光制造過程中，普遍認為路徑及去除函數(shù)的形貌是影響中頻誤差的關(guān)鍵影響因素；但隨著制造精度不斷提升，很大比例的反常中頻誤差浮出水面，現(xiàn)有理論的局限性已逐漸暴露。
 

　　針對該瓶頸問題，研究發(fā)現(xiàn)子孔徑加工過程中以去除函數(shù)為最小計算單元的不完備缺陷，工具與表面接觸壓強分布的非對稱性會在運動過程中不斷引入額外中頻誤差。為定量解析該過程引入的中頻誤差分布規(guī)律，研究基于空變壓強分布旋轉(zhuǎn)不變特性修正了Preston經(jīng)典方程，得到了以實際接觸壓力分布為最小計算單元的旋轉(zhuǎn)卷積(RPC)模型；通過該模型分析得到了接觸壓強分布、轉(zhuǎn)速比(自轉(zhuǎn)速度/進給速度)等關(guān)鍵參數(shù)對中頻誤差的定量影響關(guān)系；首次提出基于Zernike多項式的接觸壓強分布不對稱性正交解耦算法，實現(xiàn)了接觸壓強分布對中頻誤差影響的直觀指標(biāo)分解。實驗驗證中，該模型對中頻誤差的預(yù)測準(zhǔn)確度優(yōu)于85%。相關(guān)研究成果將應(yīng)用于ICF裝置中大口徑光學(xué)元件工藝優(yōu)化，可為數(shù)字化子孔徑拋光中頻誤差的抑制提供新的手段。
 

　　相關(guān)工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、上海市揚帆計劃、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會的支持。

       中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所成立于1964年5月，是我國建立最早、規(guī)模最大的激光科學(xué)技術(shù)專業(yè)研究所。發(fā)展至今，已形成以探索現(xiàn)代光學(xué)重大基礎(chǔ)及應(yīng)用基礎(chǔ)前沿、發(fā)展大型激光工程技術(shù)并開拓激光與光電子高技術(shù)應(yīng)用為重點的綜合性研究所。研究所重點學(xué)科領(lǐng)域為：強激光技術(shù)、強場物理與強光光學(xué)、空間激光與時頻技術(shù)、信息光學(xué)、量子光學(xué)、激光與光電子器件、光學(xué)材料等。
 

　　圖1(a)表面壓強分布與中頻誤差的關(guān)系。(b)不同路徑間隔中轉(zhuǎn)速比與中頻誤差的關(guān)系。
 

　　圖2 (a)不同瓣數(shù)的表面壓強分布與轉(zhuǎn)速比耦合作用原理。(b)不同瓣數(shù)的表面壓強分布與轉(zhuǎn)速比耦合作用對中頻誤差的影響。
 

圖3 實驗與仿真的對比圖。