大口径平板中频波前测量的统计优化方法及其应用

在现代高功率激光系统中，大口径元件的中频波前（MID-Frequency Wavefront，MFWF）的稳定性直接关系到系统的稳定性和安全性。中频波前均方根（PSD1）作为衡量波前质量的关键指标，其精确测量对于确保系统性能至关重要。传统的大型干涉仪在检测中频波前时可能会遇到传递函数（System Transfer Function, STF）不匹配的问题，这限制了其在大口径元件上的应用。 本文提出了一种创新的测量方法，即采用小口径、高分辨率干涉仪结合统计分析技术来解决这个问题。首先，通过建立统计理论模型，作者分析了测量过程中的不确定度来源和影响因素，这对于理解和控制测量误差至关重要。研究者开发了一套子区域PSD1检测装置，引入了子区域倾斜补偿策略，这种方法能够有效提高检测的精度和稳定性。 具体到400毫米×400毫米的分析区域，当子区域数量设定为4×4，置信水平设定为95.4%时，测量不确定度被控制在±0.266纳米。这一结果表明，该方法相较于传统的大口径干涉仪检测，具有更高的测量精度。通过对比实验，作者发现即使在400毫米×400毫米的分析区域内，子区域统计分析法带来的检测结果偏差也小于5%，这表明其在实际应用中具有显著优势。 这种子区域统计分析法不仅弥补了大口径干涉仪在中频波前测量上的局限性，而且为优化先进光学制造工艺提供了强有力的数据支持和理论指导。它在提高测量精度的同时，降低了对设备复杂性的需求，对于推动激光技术的进一步发展和应用具有重要的实践价值和理论意义。 本文的工作在中频波前测量领域取得了一项突破，为大口径元件的质量控制和系统优化提供了一种高效且精确的方法，对于提升激光系统的整体性能和可靠性具有重要意义。