在检验非球面中计算全息图的误差分析和误差测量

在当今光学领域，全息技术的应用日趋广泛，特别是在非球面检验中的计算全息图制作过程中，误差的分析与测量成为了光学设计与制造中的一项重要工作。本文所讨论的正是在制作计算全息图时产生的误差来源，并提出了测量误差的两种方法。 计算全息图是通过计算机模拟生成的，它可以产生任意所需的波前干涉条纹函数，对于制造一般光学全息图提供了极大的便利。然而，计算全息图的制作并不是没有问题的，其困难主要在于所要模拟的波前最大梯度和横截面的复杂性。计算全息图本身是被翻波前的最大梯度和横截面的一个简单函数，当被测波前的梯度很大，被测口径很大时，这将使得计算和绘制工作量增加，并且会扩大某些误差。 计算全息图产生的误差来源主要来自五个方面： 1. 二元化引起的误差：二元全息图在制作过程中，会因对连续变化的全息函数进行取样，而引入误差。这种误差的大小将直接影响检验结果的精度。 2. 位相的量子化效应：由于计算机处理的需要，必须将连续变化的全息函数进行数字化处理，即取样。这一过程将引起误差，其直接表现在记录元件的分辨率高低上。 3. 缩微的精度考虑：缩微的精度与使用照相镜头的质量和调整精度有关。对大物体来讲，缩微的误差可能变大，因此对照相镜头的质量要求较高。 4. 绘图畸变的分析：绘图畸变可以用矢量场来考虑，这种畸变主要与使用照相镜头的质量有关。对大物体来讲，绘图误差可能会减小，但相应的照相镜头引起的误差可能会变大。 5. 精度的权衡问题：提高载频可以减小误差，但同时也会引起绘图畸变误差的增加。因此，在实际操作中，需要对载频的提高和绘图畸变误差进行权衡考虑。 针对计算全息图误差的测量，本文提出了两种方法： 1. 通过对二元全息图和空间滤波器进行合成，再现光波前，并利用傅里叶透镜在频谱位置选出第一衍射级，通过计算该衍射级与一平面波合成的光学全息图上的干涉条纹系数，与理想值进行比较，从而得出误差值。 2. 利用二元全息图在全息片的直径和取样单元的数量之间的关系，确定再现波的精度。通过精确的取样，计算出误差的值，进而确定全息图的精度。 本文通过对计算全息图的误差来源和测量方法的深入分析，为全息图的精确制造和非球面检验提供了理论基础和实用的技术指导。在实际生产中，对于全息图的精确度要求越来越高，因此，对误差的准确分析和有效的测量成为了制造高精度光学元件不可或缺的一部分。通过对误差的深入研究和理解，可以推动全息技术在各个领域的应用，特别是在光学制造领域，这将有助于提高光学元件的加工精度，进一步拓展光学技术的应用范围。