點衍射干涉儀的精度檢驗方法

點衍射干涉儀（Point Diffraction Interferometer，PDI）是一種基于衍射干涉原理的光學測量設備。它利用激光束小孔后產生接近理想的點光源對物體表面進行測量，可以實現對物體形狀、表面粗糙度、折射率等參數的高精度測量。點衍射干涉儀不需要標準參考件，可以用于超高精度面型的檢測，是一種非常重要的高精度測量儀器。

1.1測試光路

測試系統主要由D7點衍射干涉儀主機，準直器，5mm口徑鋁鏡，光學平臺等構成。

1.2 測試環境

溫度： 21℃±1℃；

濕度： 30%-70%

1.3 絕對精度檢測（Accuracy）

絕對精度的檢測采用波前均方根差（wavefront RMS differential ，WRMSD）的計算方法，WRMSD是干涉儀穩定性和測量有效性的嚴格標準。它定義為所有測量波前差異的均方差加上2X均方差的測量集，并定義為所有測量波前的平均值的綜合參考。

測試步驟：

(1） 測試部分從0°開始繞光軸以45°步長旋轉8次進行測量。旋轉是必要的，以排除測量系統設置引起的所有旋轉不對稱像差。

(2）測試部分從22.5°開始繞光軸以45°步長旋轉8次進行測量。

(3）在沒有平滑的情況下處理干涉圖后，從0°開始的8個波前進行平均計算，得到平均波前WF0AVG_0，然后從22.5°開始的8個波前也進行平均計算，得到平均波前WF0AVG_225。

(4）計算WF0AVG_0和WF0AVG_225的差異，得到絕對精度。

上海昊量光電設備有限公司銷售的點衍射干涉儀，型號D7在客戶現場進行了干涉儀精度的檢測，實驗測得該干涉儀的精度為0.707nmRMS。

圖1絕對精度檢測結果

1.4 重復精度檢測（Repeatability）

重復精度的檢測采用波前均方根差（wavefront RMS differential ，WRMSD）的計算方法。對如下圖2的波前進行重復性測量，共計測量30組，每組測量5次。選取1,3,5,7…29奇數組的數據進行平均，得到平均波前WF0AVG_29，選取2,4,6,8…30偶數組的數據進行平均，得到平均波前WF0AVG_30。計算WF0AVG_0和WF0AVG_225的差異，得到重復精度。

上海昊量光電設備有限公司銷售的愛沙尼亞Difrotec公司的點衍射干涉儀的重復精度，經過測量計算，重復精度為：0.25nmRMS(λ/2500)，如下圖3。

圖2 鋁鏡面型3D圖

圖3 重復精度檢測結果

1.5 干涉儀系統配置

D7：點衍射干涉儀主機；DA1：150mm/230mm準直器

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審核編輯黃宇