曲率半径测量的意义

光学元件的曲率半径，是光学设计与制造的一个重要参数。

使用菲索式激光干涉仪，测得的球面面形结果，是去除最佳拟合球面之后的面形误差。其意义在于，被测表面有多接近一个最佳拟合的理想球面，但这个最佳球面曲率半径是多少，和器件的设计值差多少，是不知道的。

为了全面了解光学器件的性能，还需要需要精确计量球面光学器件的曲率半径。

使用激光干涉仪，测试曲率半径的原理及步骤：

激光干涉仪通过测试干涉条纹，可以精确判定“猫眼”和共焦位置；通过光栅尺或激光测距仪，可精确记录下自“猫眼”至共焦位置的位移。最终，曲率半径等于，“猫眼”至共焦位置（或者共焦至“猫眼”位置）的位移，加上干涉仪在两个位置，根据干涉条纹测得精确位置补偿。

R(曲率半径)=Z(位移读数)+Z(猫眼位置补偿)+Z(共焦位置补偿)

注：当球面标准镜产生的激光波前，正好汇聚于球面上时，会产生特殊类似“猫眼”的条纹，所以称这一位置为“猫眼”位置。

曲率半径测试的配置及精度：

在所有硬件选项中，使用光栅尺还是使用激光测距仪来记录位移变化，决定了曲率半径测量的最好精度。ZYGO提供两种可选配置，光栅尺的位移分辨率为0.1um， 而激光测距仪的分辨率可以到纳米级别。

ZYGO提供了不同长度（1.5m，2m）的导轨可选，这些导轨都可以通过标准预留的接口，与ZYGO各个型号激光干涉仪主机连接。

可以选用全自动，或手动倾斜和Z轴调整的夹具。自动位移和倾斜调整的夹具，配合ZYGO软件，可以实现曲率半径自动重复测量，多次结果平均，以提高测试结果的重复性。

空气扰动，温度变化，振动对于面形测试精度有比较大的影响，稳定的环境是高精度波前干涉测量的关键；这样才能确保“猫眼”及共焦位置的测试精度。

卧式配置的光学平台和导轨结构；立式系统的支撑及丝杆机构；都需要专门设计，具备良好的机械精度和稳定性。

测试系统需要仔细的调校和标定。

理想情况下，使用光栅尺记录位移，短腔曲率半径测试重复性可以达到微米级别；如果使用激光测距仪记录位移，采用特殊设计的架构和夹具，如下图所示，ZYGO MetroCell 或 VWS（Vertical Work Station）解决方案，曲率半径测试最高可达到PPM百万分之一，短腔百纳米级别的重复性。

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