一文讀懂光學(xué)元件面型檢測報告

來源：聯(lián)合光科技（北京）有限公司 2025年04月07日 14:54

一文讀懂光學(xué)元件面型檢測報告，現(xiàn)代光學(xué)工程向一大一小兩個方向發(fā)展，“大”是指大口徑拼接技術(shù)，離軸非球面技術(shù)，往往應(yīng)用于大型望遠鏡、空間望遠鏡、慣性制約聚變（ICF）裝置。“小”是指亞納米級高精度面型，低中高頻粗糙度，多應(yīng)用于DUV、EUV光刻設(shè)備。

光學(xué)系統(tǒng)的研制需要高精度檢測技術(shù)，高精度的檢測技術(shù)支撐著光學(xué)系統(tǒng)的確定性制造和集成，以及光學(xué)系統(tǒng)仿真技術(shù)。目前行業(yè)的準則就是沒有檢測就沒有控制，更沒有確定性加工。

我們?nèi)粘＝佑|的光學(xué)元件性能參數(shù)中的面型規(guī)格有λ/4或者λ/10，這個參數(shù)是如何測定并且指代哪些具體的物理指標，今天通過本文中的一份面型檢測報告來解讀。

目前行業(yè)內(nèi)的面型檢測干涉儀產(chǎn)品，主要是Nikon，Zeiss，和Zygo三個品牌。干涉儀的工作原理都是利用準直光線照射標準參考面（平面，球面，非球面）和被測面（平面，球面，非球面）利用兩束反射光的干涉成像進行檢測，具體細節(jié)不再贅述。本文以Zygo的激光干涉儀為例說明面型檢測報告中的核心干貨。

啟動干涉儀的 MetroPro軟件，設(shè)置好測試程序（如顯示剖面線，3D模型，PSD，澤尼克系數(shù)等）后就可以啟動檢測，檢測報告頁面包含的信息有以下幾個方面。

1. PV數(shù)據(jù)

PV值代表被檢測表面上的最高點和低點之間的高度差。RMS為檢測區(qū)域內(nèi)N個數(shù)據(jù)點的平方和除以N以后的開方值，稱為均方根。此元件被測面的PV值為62.32nm，rms值為8.295nm。

2. 3D模型

MetroPro軟件可以利用被測面的采樣數(shù)據(jù)點轉(zhuǎn)坐標，生成3D模型，直觀的表現(xiàn)出面型的凹凸特性。紅色為高點，藍色為低點。

3. PVr數(shù)據(jù)

由于干涉儀中使用的探測器的空間分辨率不同，噪聲、鬼像條紋和亮點都會對它產(chǎn)生影響，僅用相機上的兩個點（峰谷）來表達測量結(jié)果可能不是很精確。PVr是一個新提出的穩(wěn)健振幅參數(shù)，它的計算方法是36階Zernike擬合的PV值+ 3倍殘差的均方根值。此元件按照PVr參數(shù)計算的數(shù)值為45.98+3*2.97=54.9nm。

4. XY軸剖面曲線圖

在第一部分的PV數(shù)據(jù)圖中，被檢測面的X和Y坐標軸的剖面數(shù)值曲線顯示在此圖中，綠色線表示X軸，藍色線表示Y軸。

5. 干涉條紋圖

這個干涉條紋就是被測面和基準面的干涉條紋圖像，理想的干涉條紋應(yīng)該是等間距且平行，條紋的偏轉(zhuǎn)情況代表著被測面與基準面的凹凸關(guān)系。

除了小型標準光學(xué)元件（直徑<100mm）的入庫質(zhì)檢，在大型光學(xué)元件的制造過程中，干涉儀還起到過程監(jiān)控的作用，由于大型光學(xué)元件材料比較昂貴，每道加工工序都要求嚴格控制。大型光學(xué)元件加工過程為粗磨、精磨和拋光這三道工序，粗磨和精磨工序需用三坐標進行外形尺寸測量，拋光工序主要用干涉儀監(jiān)測工作面面型。

聯(lián)合光科銷售的現(xiàn)貨標準光學(xué)元件在入庫前，都會使用干涉儀檢查元件工作面是否符合面型規(guī)格要求，普通光學(xué)元件工作面面型精度不低于λ/4，高精度產(chǎn)品的工作面面型精度不低于λ/10，我們確保我們的現(xiàn)貨標準光學(xué)產(chǎn)品符合標稱面型指標。

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