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变步长搜索的计算全息图编码方法

邱宏伟 金春水 于杰 刘钰 张海涛 王丽萍 孙诗壮

邱宏伟, 金春水, 于杰, 刘钰, 张海涛, 王丽萍, 孙诗壮. 变步长搜索的计算全息图编码方法[J]. 中国光学, 2021, 14(2): 368-374. doi: 10.37188/CO.2020-0124
引用本文: 邱宏伟, 金春水, 于杰, 刘钰, 张海涛, 王丽萍, 孙诗壮. 变步长搜索的计算全息图编码方法[J]. 中国光学, 2021, 14(2): 368-374. doi: 10.37188/CO.2020-0124
QIU Hong-wei, JIN Chun-shui, YU Jie, LIU Yu, ZHANG Hai-tao, WANG Li-ping, SUN Shi-zhuang. CGH encoding with variable step size search[J]. Chinese Optics, 2021, 14(2): 368-374. doi: 10.37188/CO.2020-0124
Citation: QIU Hong-wei, JIN Chun-shui, YU Jie, LIU Yu, ZHANG Hai-tao, WANG Li-ping, SUN Shi-zhuang. CGH encoding with variable step size search[J]. Chinese Optics, 2021, 14(2): 368-374. doi: 10.37188/CO.2020-0124

变步长搜索的计算全息图编码方法

doi: 10.37188/CO.2020-0124
基金项目: 吉林省地方标准资助项目(No. DB22/T2651-2017)
详细信息
    作者简介:

    邱宏伟(1993—),男,江西丰城人,硕士研究生,2016年于长春理工大学获得学士学位,主要从事非球面检测方面的研究。E-mail:qiuhongwei321@163.com

    金春水(1964—),男,吉林长春人,博士,研究员,博士生导师,2003年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事紫外-极紫外成像光学、紫外-极紫外光学薄膜技术及超高精度光学检测方面的研究。E-mail:jincs@sklao.ac.cn

    通讯作者:

     

  • 中图分类号: TQ171.65;O435.2

CGH encoding with variable step size search

Funds: Supported by Local Standards of Jilin Province (No. DB22/T2651-2017)
More Information
  • 摘要: 基于计算全息图(Computer-Generated Hologram,CGH)的非球面检测技术通过控制衍射光相位来生成所需要的参考波前,从而实现非球面的零位检测,近年来,该技术已经发展成为非球面的主流检测技术。对于CGH编码,采用传统编码方法实现高精度编码,其数据量往往高达几十甚至上百GB。因此,为同时确保编码精度高及编码数据量小,本文提出了一种变步长CGH编码方法。该方法首先通过寻找等相位面的方法得到CGH条纹分布,然后通过计算相位分布梯度选取不同的取样步长,使CGH能利用尽可能少的点实现高精度编码。利用变步长搜索的编码方法进行编码并制作了CGH对非球面样品进行检测,检测结果为3.142 nm (RMS)。为验证检测结果可信度,本文设计并制作了补偿器对同一非球面进行检测,其检测结果为3.645 nm (RMS)。对两检测结果点对点做差,RMS值为1.291 nm,结果表明该编码方法可满足非球面高精度检测需求。
  • 图  1  CGH编码过程。(a)由相位轮廓干涉图计算相位函数;(b)条纹编码成多边形

    Figure  1.  CGH encoding process. (a) Wavefront phase function calculated by phase contour interferograms; (b) encoding the fringes into polygons

    图  2  理想条纹数值化示意图

    Figure  2.  The digitization process of ideal fringe

    图  3  编码采样步长与编码偏差几何关系图

    Figure  3.  Geometric relationship between encoding sampling step and encoding deviation

    图  4  CGH相位分布示意图

    Figure  4.  Phase distribution of the CGH

    图  5  CGH相位函数梯度分布

    Figure  5.  Gradient distribution of the CGH phase function

    图  6  CGH条纹分布示意图

    Figure  6.  Fringe distribution of CGH

    图  7  标定光路示意图

    Figure  7.  Schematic diagram of calibration optical path of the CGH substrate error

    图  8  CGH基底误差

    Figure  8.  CGH substrate error

    图  9  非球面检测装置光路图

    Figure  9.  Optical path of the aspheric detection installation

    图  10  被检非球面镜

    Figure  10.  Tested aspheric mirror

    图  11  两种方法的非球面检测结果对比

    Figure  11.  The test results of the aspheric mirror by proprosed method and zero compensator

    图  12  CGH与补偿镜检测结果对比

    Figure  12.  Comparison of test results of CGH and null lens compensator

    表  1  非球面参数

    Table  1.   Parameters of the aspheric lens

    RDKA1A2
    −310.08633.275−2.148×10−8−1.137×10−12
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-14
  • 修回日期:  2020-08-12
  • 网络出版日期:  2021-03-08
  • 刊出日期:  2021-04-01

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