计算机生成全息图测试非球面表面问题：原理与计算

本文探讨了计算机生成全息图（Computer-Generated Hologram, CGH）在非球面光学测试中的应用，特别是针对设计问题。随着技术的发展，干涉光谱法利用CGH已成为测量高精度非球面表面的有效手段。设计关键在于减小CGH校正器的孔径和空间频率，确保其中心处相位零阶导数为零，从而降低基底形状误差的风险并提高制造可行性。 作者基于经典光学理论，推导出一套计算CGH相位函数的方程。这些方程揭示了CGH的孔径大小与测试非球面表面轴向距离之间的关系，以及空间频率对测试精度的影响。在设计过程中，为了减少由于激光斑点控制误差引起的光学路径差，设计师需要精细调整CGH的设计参数。 具体来说，文章指出，在设计时，首先要考虑的是CGH的优化参数，如孔径直径应尽可能小，以减小衍射效应，使测量信号更加清晰。其次，通过选择低的空间频率，可以减少像差和失真，提高测量的分辨率。同时，保证除了中心区域外无相位零阶导数，可以避免因非理想边缘效应导致的测量误差。 作者通过仿真模拟分析，进一步阐述了在实际制造过程中，如何通过精确控制激光斑点的位置和大小来减小CGH相对于测试表面的光学路径差，以达到最佳的测量效果。这涉及到精密的光学工艺控制，包括激光光束的聚焦、扫描技术和材料的选择等。 总结来说，这篇文章提供了一套关于如何根据测试需求和制造条件，通过精确计算和优化设计策略，创建适合非球面表面检测的CGH的理论框架。这对于光学工程师在设计高精度非球面光学元件的测试方案时具有重要的参考价值。