I. Inspectie van vlakke en bolvormige oppervlakken: de hoeksteen van precisie-optica
Vlakke en bolvormige oppervlakte-inspectie is de "stabiliserende kracht" van optische systemen, waarbij de kernvereisten ultieme absolute nauwkeurigheid en storingsbestendigheid zijn.
1. Directe golffrontinspectie (interferometrie)
● Fizeau-interferometer:
○ Principe: Common-path-interferentie, de standaardspiegel en de geteste spiegel delen hetzelfde optische pad.
○ Voordelen: Extreem hoge nauwkeurigheid. Door de grote overlap tussen de referentie- en meetlichtpaden kunnen resterende aberraties in het systeem op natuurlijke wijze worden opgeheven.
○ Beperkingen: Traditionele faseverschuivende interferometrie is extreem gevoelig voor trillingen en vereist strenge trillingsisolatie en temperatuurcontrole.
Fizeau-interferometer optisch paddiagram
●Dynamische interferometer (seismisch bestendig type):
○Principe: Ruimtelijke faseverschuiving wordt bereikt binnen een enkel frame met behulp van een polarisatorarray, waarbij tegelijkertijd meerdere faseverschilbeelden worden verkregen om onmiddellijke seismische weerstandsmetingen te realiseren.
○Voordelen: onmiddellijke seismische weerstand, een redder in nood voor online monitoring in vacuümkamers, omgevingen met hoge en lage temperaturen en lawaaierige fabrieksgebouwen.
○Nadelen: Niet vaak voorkomende optische padfout. De referentielicht- en meetlichtpaden zijn gescheiden en systeemdrift kan niet worden geannuleerd; bovendien is de laterale resolutie, dankzij framegebaseerde beeldvorming, slechts 1/4 van die van traditionele interferometers, waardoor het moeilijk wordt om hoogfrequente tussenfouten vast te leggen.
Werkingsprincipe van dynamische interferometer
2. Hellingdetectie (differentiële methode)
● Shack-Hartmann:
○ Principe: Wavefront wordt gesegmenteerd en afgebeeld met behulp van een microlensarray. De golffronthelling wordt berekend met behulp van de verschuiving van de lichtvlek ten opzichte van een referentiepositie, waardoor de vorm van het oppervlak wordt gereconstrueerd.
○ Voordelen: Extreem groot dynamisch bereik, geen coherente lichtbron nodig, compacte structuur.
○ Beperkingen: De ruimtelijke resolutie wordt beperkt door de diafragmadichtheid van de microlens, en de absolute nauwkeurigheid is relatief laag (ongeveer 1/50 lambda).
Hartmann-werkprincipe
● Laterale schuifinterferentie (LSI):
○ Principe: interferentie door verkeerde uitlijning van golffronten om differentiële (hellings)informatie van het golffront te verkrijgen.
○ Voordelen: Er is geen referentielicht nodig, beschikt over common-path-eigenschappen en is uitstekend bestand tegen trillingen. Vaak gebruikt voor golffrontkalibratie ter plaatse van extreem korte golflengten (zoals EUV) of sterk geïntegreerde systemen.
○ Beperkingen: Als differentiële meting is golffrontreconstructie sterk afhankelijk van het integratiealgoritme, en wordt de nauwkeurigheid beperkt door de grootte van de mate van afschuiving. Het wordt doorgaans gebruikt als kalibratieoplossing op systeemniveau.
Werkingsprincipe van transversale schuifinterferometer
II. Asferische oppervlaktetesten: van geometrische compensatie tot diffractietechnieken
De essentie van het testen van asferische oppervlakken is "vereenvoudiging", het transformeren van complexe asferische golffronten in gemakkelijk meetbare bollen of vlakken door middel van compensatiemethoden.
1. Directe golffronttesten (nulpuntcompensatie-interferentie)
● Nulpunttesten:
○ Voordelen: zelfcollimatie van geometrische optica, eenvoudig optisch pad, lage kosten.
○ Beperkingen: slechte generalisatie; beperkt tot kwadratische oppervlakken; kan geen asferische of vrije-vormoppervlakken van hogere orde verwerken.
Werkingsprincipe van beeldvrije detectie
● Brekingscompensatoren (zoals Offner-compensatoren):
○ Voordelen: Volwassen technologie, geschikt voor conventionele asferische oppervlakken met grote diameter.
○ Beperkingen: Extreem complex productieproces en gevoelige montage/afstelling. Afwijkingen buiten de as moeten strikt worden gecontroleerd; zelfs kleine montagefouten kunnen ernstige coaxiale aberraties veroorzaken, waardoor de bepaling van de oppervlaktevorm wordt verstoord.
Werkingsprincipe van brekingscompensator
● Computationele holografie(CGH):
○ Voordelen: Universele compensatie. Het kan uitlijningsfuncties integreren, waardoor vervelende fysieke uitlijning ter plaatse wordt omgezet in softwareondersteunde geometrische uitlijning, waardoor de "montage- en aanpassingsvalkuilen" van traditionele compensatoren effectief worden vermeden.
○ Beperkingen: Gebrek aan veelzijdigheid. Het heeft een "speciaal" attribuut; elk asferisch oppervlak vereist onafhankelijke ontwerp- en aanpassingskosten.
CGHWerkingsprincipe
2. Andere detectieschema's
● Sub-diafragma stiksels (SSI):
○ Principe: Interferometers worden gebruikt om lokale gebieden met kleine hellingsveranderingen te meten, waarna wiskundig samenvoegen wordt uitgevoerd.
○ Voordelen: Door gebruik te maken van een interferometer met een kleine opening en algoritmische synthese, worden de beperkingen van de sensorgrootte overwonnen, waardoor een hoge resolutie detectie van een ultragrote opening en grote asfericiteitscomponenten wordt bereikt, waarbij de meetnauwkeurigheid en de systeemflexibiliteit in evenwicht worden gebracht.
○ Beperkingen: Het beheersen van cumulatieve fouten is moeilijk; extreem hoge afhankelijkheid van een precisieverplaatsingstrap.
Werkingsprincipe van sub-aperture-splitsing
III. Uitgebreide vergelijking: selectielogicamatrix
IV. Conclusie: de balans in technische logica
De selectie van nauwkeurige optische inspectiemethoden is in wezen een evenwichtsoefening tussen nauwkeurigheid, efficiëntie en kosten.
●Nauwkeurigheid is het uitgangspunt: Zorg er onder de bestaande omgevingsomstandigheden voor dat de inspectiefout voldoende is om verwerkingsconvergentie te ondersteunen, waardoor systeemstoringen als gevolg van "onvoldoende kwaliteit" worden voorkomen.
●Efficiëntie is het leven: kies binnen de bestaande verwerkingsmogelijkheden de methode met de snelste feedback en de eenvoudigste montage en aanpassing, waardoor R&D-stagnatie als gevolg van "procesredundantie" wordt voorkomen.
●Kosten zijn de grens: kies binnen een beperkte budgetperiode het pad met het hoogste totale investeringsrendement, zodat verspilling van hulpbronnen als gevolg van 'buitensporige kwaliteit' wordt voorkomen.
Alleen de "inspectiebenchmark" die binnen deze drie rode lijnen is vastgesteld, kan een efficiënte iteratie van de gesloten verwerkingscyclus aandrijven. Terugkeren naar het gezonde verstand en uitgaan van de behoeften is de sleutel om met de helft van de moeite een dubbel resultaat te bereiken.
OverZhixingOptiek
Ningbo Zhixing Optics Technology Co., Ltd.richt zich op uiterst nauwkeurige computationele holografie (CGH) inspectieoplossingen, gericht op het oplossen van de belangrijkste pijnpunten bij het meten van asferische en vrijevormoppervlakken.
