基于计算全息的大口径离轴非球面子镜的折衍混合补偿检测方法.docx

【基于计算全息的大口径离轴非球面子镜的折衍混合补偿检测方法】 随着天文观测技术的发展，天文望远镜的口径需求不断增大。为了应对这一挑战，现代大型望远镜如TMT（Thirty Meter Telescope）和E-ELT（European Extremely Large Telescope）等，采用了由多个离轴子镜组成的拼接镜面结构。这些子镜通常具有较大的离轴量，设计和制造精度要求极高，以便保证整体系统的光学性能。 传统的离轴非球面检测方法，例如通过旋转平移将离轴面转化为在轴自由曲面，或者利用自准直法，对于大口径、小焦比的子镜来说，存在检测光路长、灵敏度低等问题。这不仅增加了实验室空间的需求，还限制了检测效率和精度。 为了解决这些问题，本研究提出了一种基于计算全息元件（CGH）的折衍混合补偿检测光路。CGH是一种利用数字计算技术生成的全息图案，能够实现对复杂光学表面的精确重构。在该方法中，CGH与消球差透镜组合使用，能够实现离轴子镜的缩焦零位检测。这种方法显著减少了检测光路的长度，降低至CGH直接检测的1/4至1/8，同时提高了小焦比子镜的调节灵敏度，改善了大离轴量子镜的干涉图的长宽畸变比率，从12.5优化到1.25。 这种方法的优势在于，保持光路中所有器件的位置不变，只需更换对应的CGH片，就能快速高效地检测不同离轴距离的子镜，实现了批量检测。实际应用中，通过这种方法，成功完成了直径为330 mm的离轴试验镜的加工与检测，测试结果显示，面形均方根（RMS）值为0.0290λ。进一步通过标准球面镜对消球差透镜进行标定，RMS值下降至0.0267λ，表明了该方法的高精度和实用性。 此外，该技术对于推动大口径望远镜子镜的批量生产和精确检测具有重要意义。在TMT和LOT等项目中，这种技术的应用将大大降低加工和检测的复杂性，提高生产效率，同时也为未来更大规模的天文光学设备提供了可能。 总结来说，基于计算全息的大口径离轴非球面子镜的折衍混合补偿检测方法，是光学检测领域的一项创新，它有效地解决了大口径离轴非球面检测的难题，缩短了检测光路，提高了检测灵敏度，且易于实现批量化检测，对于提升天文望远镜的制造质量和光学性能有着重大贡献。