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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(中英文), 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(中英文), 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

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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  • [1] 高松涛, 隋永新, 杨怀江. 用计算全息图对非球面的高精度检测与误差评估[J]. 光学学报,2013,33(6):0612003. doi: 10.3788/AOS201333.0612003

    GAO S T, SUI Y X, YANG H J. High precise testing of asphere with computer-generated hologram and error evaluation[J]. Acta Optica Sinica, 2013, 33(6): 0612003. (in Chinese) doi: 10.3788/AOS201333.0612003
    [2] ZHANG H D, WANG X K, XUE D L, et al. Modified surface testing method for large convex aspheric surfaces based on diffraction optics[J]. Applied Optics, 2017, 56(34): 9398-9405. doi: 10.1364/AO.56.009398
    [3] 何宇航, 李强, 高波, 等. 基于计算全息元件的大口径非球面透镜透射波前检测方法[J]. 激光与光电子学进展,2019,56(2):021202.

    HE Y H, LI Q, GAO B, et al. Measurement of the transmission wavefront of a large-aperture aspheric lens based on computer-generated hologram[J]. Laser &Optoelectronics Progress, 2019, 56(2): 021202. (in Chinese)
    [4] 闫公敬, 张宪忠. 非零位凸非球面自控精拼接检测技术研究[J]. 中国光学,2018,11(5):798-803. doi: 10.3788/CO.20181105.0798

    YAN G J, ZHANG X ZH. Research on non-null convex aspherical sub-aperture stitching detection technology[J]. Chinese Optics, 2018, 11(5): 798-803. (in Chinese) doi: 10.3788/CO.20181105.0798
    [5] 高松涛. 超高精度非球面自控精拼接检测技术研究[D]. 长春: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 2014.

    GAO S T. Research on ultra-precise aspheric surface testing[D]. Changchun: Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, 2014. (in Chinese).
    [6] 彭建涛. 基于计算全息的拼接式大口径光学系统检测与共相技术研究[D]. 长春: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 2017.

    PENG J T. Research on the optical testing and Co-phasing technology for large aperture segmented mirror systems based on computer-generated holograms[D]. Changchun: Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, 2017. (in Chinese).
    [7] 张海东, 王孝坤, 薛栋林, 等. 一种针对超大口径凸非球面的面形检测方法[J]. 中国光学,2019,12(5):1147-1154. doi: 10.3788/CO.20191205.1147

    ZHANG H D, WANG X K, XUE D L, et al. Surface testing method for ultra-large convex aspheric surfaces[J]. Chinese Optics, 2019, 12(5): 1147-1154. (in Chinese) doi: 10.3788/CO.20191205.1147
    [8] XIAO X SH, YU Q H, ZHU ZH T, et al. Encoding method of CGH for highly accurate optical measurement based on non-maxima suppression[J]. Chinese Optics Letters, 2017, 15(11): 111201. doi: 10.3788/COL201715.111201
    [9] 虞祖良, 金国藩. 计算机制全息图[M]. 北京: 清华大学出版社, 1984.

    YU Z L, JIN G F. Computer-Generated Hologram[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 1984. (in Chinese)
    [10] JIAO F, DAVID Z, URQUHART K S, et al. Efficient encoding algorithms for computer-aided design of diffractive optical elements by the use of electron-beam fabrication[J]. Applied Optics, 1995, 34(14): 2522-2533. doi: 10.1364/AO.34.002522
    [11] MA J, GAO Z S, ZHU R H, et al. Problems on fabrication of computer-generated holograms for testing aspheric surfaces[J]. Chinese Optics Letters, 2009, 7(1): 70-73. doi: 10.3788/COL20090701.0070
    [12] CAI W R, ZHOU Z, ZHAO CH Y, et al. Analysis of wavefront errors introduced by encoding computer-generated holograms[J]. Applied Optics, 2013, 52(34): 8324-8331. doi: 10.1364/AO.52.008324
    [13] DHARMAVARAPU R, BHATTACHARYA S, JUODKAZIS S. GDOESII: software for design of diffractive optical elements and phase mask conversion to GDS II lithography files[J]. SoftwareX, 2019, 9: 126-131. doi: 10.1016/j.softx.2019.01.012
    [14] 尹放, 尹冀波. CIF和GDSⅡ格式版图数据的直接转换[J]. 微处理机,2001(3):14-15, 19. doi: 10.3969/j.issn.1002-2279.2001.03.005

    YIN F, YIN J B. The direct conversion for CIF and GDSⅡ[J]. Microprocessors, 2001(3): 14-15, 19. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1002-2279.2001.03.005
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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:  2021-03-23

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