融合XL-80，北理工首创，球面光学综合测量仪“不再空白“！”

2020-12-16 11:11:36, Marketing 英国雷尼绍公司(Renishaw)

无论在工业还是日常生活中，使用着大量光学镜组组件，如摄影器材、眼镜、先进的激光切割或扫描设备等。

随着应用的复杂和精度要求的提升，对镜组组件尤其是频繁使用的球面镜的加工精度要求也随之提高。用于检测相关组件参数的检测仪器也必须提高。

北京理工大学成功研发的激光差动共焦干涉组件参数测量仪器，是全球首台能够对球面光学元件同时进行多种参数高精度综合测量的仪器，不仅免除购买多台测量仪器的需要，且大幅减少测量中因更换仪器而反复装调的时间。作为核心组件之一，雷尼绍的XL-80系列激光干涉仪为测量仪提供稳定可靠的测长数据。

工作原理

球面镜被广泛应用于工业、科研等范畴，半导体制程中的航天摄像系统、望远镜等对内部光学组件有极严格要求。在北理工成功开发激光差动共焦干涉组件测量仪前，市场上没有能同时进行相关参数测量的仪器。

北理工光电学院赵维谦教授说：“差动共焦干涉测量主机向被测镜射出测量光束并聚于标准透镜焦点处，被测透镜通过多维调整架架设在气浮导轨上，由机电移动平台带动调整架与被测透镜沿光轴方向移动。当测量光束汇聚点与被测透镜前表面顶点或后表面顶点重合时，光束由被测镜表面反射，沿路返回进行数据分析，同时测长激光干涉仪(XL-80) 实时采集被测透镜的位置坐标数据。”

系统工作原理

赵教授继续解释说：“技术的重点是将激光差动共焦测量技术与面形干涉测量技术有机融合，设计并构建一台对球面镜组组件进行综合参数测量的系统。该系统一方面利用差动共焦强度响应特性曲线的零点位置，对被测组件进行精确定位，实现对透镜的表面曲率半径、焦距、折射率、厚度和镜组轴向间隙的高精度测量；另一方面则利用多歩移相干涉测量技术实现对组件面形的高精度测量。”

以下是几个典型参数的测量原理：

曲率半径 — 通过差动共焦系统精确定位被测球面表面的顶点和球心，计算这两点之间的距离；

厚度/折射率 — 精确定位被测透镜前表面与光轴交点、后表面与光轴交点以及有无被测透镜时测量镜的位置，然后利用测量镜的位置和预先测得的测量镜的曲率半径等，对被测透镜两球面及参考反射面进行逐面光线追迹计算，继而实现被测透镜的折射率和厚度的高精度测量；

元件面形 — 面形干涉测量系统配合参考光束移相，测得多幅被测组件反射回来的光与参考光束形成的干涉图像，并通过移相算法处理干涉图像，得到被测组件的表面面形；

焦距 — 精确定位被测透镜的焦点，测量被测透镜的焦点与被测透镜后顶点的距离；

业界广泛认可

赵教授说：“选择XL-80系列是因为它是市场上为数不多能够同时提供精度性能和稳定可靠性的激光干涉仪。雷尼绍多年来都是国际测量界公认的权威指标之一，无论在规格还是系统稳定性层面均给予我们充足的信心。”

XL-80激光头可以产生非常稳定的激光光束，采用的波长可溯源至国家和国际标准。精确稳定的激光源和准确的环境补偿，保证了±0.5 ppm的线性测量精度。可以高达50kHZ频率读取数据，最高线性测量速度可达4 m/s，即使在最高速度下线性分辨率仍可达1 nm。不仅仅是直线测量，所有测量选项（如: 回转轴）均采用干涉法测量，使用户对记录数据的精度有信心。