点衍射干涉仪的精度检验方法_分析方法_技术文章

点衍射干涉仪（Point Diffraction Interferometer，PDI）是一种基于衍射干涉原理的光学测量设备。它利用激光束小孔后产生接近理想的点光源对物体表面进行测量，可以实现对物体形状、表面粗糙度、折射率等参数的高精度测量。点衍射干涉仪不需要标准参考件，可以用于超高精度面型的检测，是一种非常重要的高精度测量仪器。

1.1测试光路

测试系统主要由D7点衍射干涉仪主机，准直器，5mm口径铝镜，光学平台等构成。

1.2 测试环境

温度： 21℃±1℃；

湿度： 30%-70%

1.3 绝对精度检测（Accuracy）

绝对精度的检测采用波前均方根差（wavefront RMS differential ，WRMSD）的计算方法，WRMSD是干涉仪稳定性和测量有效性的严格标准。它定义为所有测量波前差异的均方差加上2X均方差的测量集，并定义为所有测量波前的平均值的综合参考。

测试步骤：

1）测试部分从0°开始绕光轴以45°步长旋转8次进行测量。旋转是必要的，以排除测量系统设置引起的所有旋转不对称像差。

2）测试部分从22.5°开始绕光轴以45°步长旋转8次进行测量。

3）在没有平滑的情况下处理干涉图后，从0°开始的8个波前进行平均计算，得到平均波前WF0AVG_0，然后从22.5°开始的8个波前也进行平均计算，得到平均波前WF0AVG_225。

4）计算WF0AVG_0和WF0AVG_225的差异，得到绝对精度。

上海昊量光电设备有限公司销售的点衍射干涉仪，型号D7在客户现场进行了干涉仪精度的检测，实验测得该干涉仪的精度为0.707nm RMS 。

图1 绝对精度检测结果

1.4 重复精度检测（Repeatability）

重复精度的检测采用波前均方根差（wavefront RMS differential ，WRMSD）的计算方法。对如下图2的波前进行重复性测量，共计测量30组，每组测量5次。选取1,3,5,7…29奇数组的数据进行平均，得到平均波前WF0AVG_29，选取2,4,6,8…30偶数组的数据进行平均，得到平均波前WF0AVG_30。计算WF0AVG_0和WF0AVG_225的差异，得到重复精度。

上海昊量光电设备有限公司销售的爱沙尼亚Difrotec公司的点衍射干涉仪的重复精度，经过测量计算，重复精度为：0.25nm RMS(λ/2500)，如下图3。

图2 铝镜面型3D图

图3 重复精度检测结果