北京理工大學研發的（de）激（jī）光測量儀器采用XL-80為（wéi）核心組件，為（wéi）球（qiú）麵光（guāng）學組件（jiàn）的多種參數測量提供高（gāo）精（jīng）度數據

        現今，無論是工業界還是人們日（rì）常生活中，無不需要使用大量的光學鏡組組件（jiàn），例如一些先進的激光切（qiē）割或（huò）掃描設備、高分辨率攝影器材、眼鏡（jìng）等。隨著應用的複雜性（xìng）和精度要求的提升，對鏡組組件尤其是頻繁使用的球麵鏡的加工精度要求（qiú）也隨之提高。這意味著用於檢測（cè）相關組件參數的檢測儀器的精度和效率（lǜ）也（yě）必（bì）須（xū）進（jìn）一步提高。 北京理工大學（以下簡稱“北（běi）理（lǐ）工”）成功研發的激光差動共焦幹涉組件參數測（cè）量儀（yí）器，是全球首台能夠對球麵光學元件同時進行多種參數（shù）高精度綜合測量的儀器，它（tā）不僅免除購買多台測量儀器的需要，而且（qiě）大幅減少測量中因更換儀器而反複裝調的（de）時間（jiān）。雷尼紹的XL-80係列激光幹涉儀作為其中的核心組件之一，為測量儀提供穩（wěn）定可靠的（de）測長數（shù）據。 
  
        工作（zuò）原理
  
        球麵鏡（透鏡表麵是球麵的一部分）被廣泛應用（yòng）於工業、科研等範疇，特別是半導體製程中的光刻機、航天攝像係統、望遠鏡等對內部光學組件有極嚴格要求的應用，每個組件的微小加工（gōng）誤差對係統的成像質量都有著極大的影響。在北理工成功開發（fā）激（jī）光差動共焦幹涉組件測量儀之前，市場上沒有能同時進行相關參數（shù）測量的儀器。北京理工大學光電學院教授趙維謙教授在（zài）解釋測量儀器的結構和工作原理時（shí）說：“我們應客戶（hù）的要求來定製不（bú）同（tóng）規格（gé）配置的測量儀器，基（jī）本機構主要由差動共焦幹涉測量主（zhǔ）機（ 包含差動共焦幹涉光路）、標準透鏡、氣浮導軌、多維調整架、機電移動平台和雷尼紹XL-80激光幹涉儀組成（chéng）。差動共焦幹涉測量主機向被測鏡射出測量光束（shù）並聚於標（biāo）準透鏡焦點（diǎn）處，被測透鏡通過多維調整架架設在氣浮導軌（guǐ）上，由機電移動平台帶動調整架與被測透鏡沿光軸方向（xiàng）移動。當測量（liàng）光束匯聚點與被測透鏡（jìng）前（qián）表麵頂點或後表麵頂點重合時，光束由被測鏡表（biǎo）麵反射，沿路返回進行數據分析，同時測長激光幹涉（shè）儀 (XL-80) 實時采集被（bèi）測透鏡的（de）位置坐（zuò）標數據。”
  
        趙（zhào）維謙（qiān）教授說：“該技術（shù）的重點就是將激光（guāng）差動共焦測量技（jì）術與麵形幹涉測量技術（shù）有機融合，設計（jì）並構建一台對球麵鏡組組（zǔ）件進行綜合（hé）參數測（cè）量的係統（tǒng）。該係統一方麵利用差動共焦強度響應特性曲線（xiàn）的零點位置，對被測組（zǔ）件進行精確定位，實現（xiàn）對透鏡的（de）表麵曲率半徑、 焦距、 折射率、 厚度和鏡組軸向間隙的高精度測量；另一方麵則利用多歩移相幹涉測量技術實現對（duì）組件麵形（xíng）的高精度測量。” 以下是幾（jǐ）個典型參數的測量（liàng）原理：
  
        . 曲率半徑 — 通過差動共焦係統精確定位被測球麵表麵的頂點和球心， 計算這兩點之間的距離；  
        . 厚度/折射率 —  精確定（dìng）位被測（cè）透（tòu）鏡前表麵與光軸（zhóu）交點、 後表（biǎo）麵與光軸交點（diǎn）以及有無被測透鏡時（shí）測量鏡的位置（zhì），然後利用測量（liàng）鏡的位置和預（yù）先測得的測（cè）量鏡的曲率半徑等，對被測透鏡兩（liǎng）球麵及參（cān）考反射麵進行逐麵光線追跡計算， 繼而（ér）實現被測透鏡的折射率和厚度的高精度測量；  
        . 元件麵形 — 麵形幹涉測（cè）量係統配（pèi）合參（cān）考光束（shù）移相，測得多幅被測組件反射回來的（de）光與參（cān）考光束形成的幹涉圖像， 並通過（guò）移相算法處理幹涉圖像，得到被測組件的表麵麵形；  
        . 焦距 — 精確定位被測透鏡（jìng）的焦點（diǎn）， 測量被（bèi）測透鏡的焦點與被測透鏡後頂點的距（jù）離；
        . 軸向間隙 —  精確定位被測鏡組內透鏡各表麵（miàn）的頂點， 然後結（jié）合測量光束的數值孔徑角、 被測鏡組內各表麵的曲率半徑和各透鏡的（de）折射率， 通過光線追跡的方法獲得被測鏡組內各透光表麵之間的軸向間隙。
   
        產品優勢
  
        業界早已存在（zài）多種測量球麵組件參數的方法（fǎ），部（bù）分（fèn）領域如麵形測量，國外廠商的技術早已十分（fèn）成熟，市場上也不乏測量個別參數的高端儀器，產地大多來自歐美地（dì）區，但價格（gé）十（shí）分昂貴。北理工當初就是看到業界（jiè）有提升測（cè）量效率的必（bì）要，從（cóng）而開發出多功能和高性價的相關測量儀器。他們的激光差動共焦幹涉測量儀的優勢在於能夠在同一台儀器上同時進行多個參數測量，這意味著可以大幅降低用戶購買不（bú）同儀器的支出，同時減少因更換（huàn）儀器重新進行裝調所花（huā）費的時間。其非（fēi）接觸式測（cè）量更避免了擠壓或磨損被測鏡組組件（jiàn）表麵，而且裝（zhuāng）調簡便（biàn），測量新參數時無需拆卸被測組件和重新調整光路，而統一的參數溯源體係也提升了數據的可靠性。測量儀器的大部分（fèn）關鍵零部件（jiàn），包括氣浮（fú）回轉軸、多維工（gōng）作台和直線導軌等精密（mì）運（yùn）動部（bù）件以及激（jī）光差（chà）動共焦幹涉主機等，均由北理工自主研發， 獲得多項國（guó）家發明專利（lì）。測量儀精度規格屬國際水（shuǐ）平，如測量一個約5 mm厚度的鏡組組件（jiàn），誤差僅0.75 µm。
   
         業界廣泛認可的雷尼紹XL-80 激光幹涉儀
   
        雷尼紹設計、製造和提供（gòng）激光（guāng）係統已有超過25年的曆史。XL-80正是雷尼紹多年設計和製造經驗的結晶，具有真正領（lǐng）先的係統性能和操作優點。趙教授說：“我們選擇XL-80係列是因為它是市場上為數（shù）不（bú）多（duō）能夠同時提供精度性能（néng）和穩定可靠性的激光幹涉儀。事實上雷尼紹多（duō）年來都是國際測量界公（gōng）認的權威指標之一，無論在規格還是係統穩定性層麵均給予我們充足（zú）的信心。” XL-80激光頭可以產生非常穩（wěn）定的（de）激光光束，采用的波（bō）長可（kě）溯源（yuán）至國家（jiā）和國際標準。精確穩定的激光源和準確（què）的環境（jìng）補償，保證了±0.5 ppm的線性測量精度（dù）。可以高（gāo）達50 kHZ頻率讀取數據，最高線性（xìng）測量速度可達4 m/s，即使在最高速度（dù）下線性分辨率仍可達1 nm。不僅僅是直線測量，所（suǒ）有（yǒu）測量選項（如: 回轉軸）均采用（yòng）幹涉法測量（liàng），使用戶對記錄數據的（de）精度有信（xìn）心。
  
        XL-80激光幹涉（shè）儀作為球麵組件測量儀的核心組件之一，在係統兼容性方麵也十分出色，允許測量數據與客戶端係統進行整（zhěng）合。在開發軟件過程中，北理工工程師（shī）編程時就是通過使用XL-80專屬動態連接函數庫（kù），把實時數據從XL-80激光幹涉儀（yí）整合到（dào）自家的係統裏。趙教授續說：“事實上雷（léi）尼紹提供（gòng）眾多的分析軟件功能已足夠強大，不過這項功能卻能把實時測（cè）量數據完美地整合（hé）到我們自主設計的分析軟件中，讓我們在開發定製儀器時的靈活性（xìng）更大。另外，在係統整合調試（shì）過程中難免需（xū）要與供貨商進行緊密溝通（tōng），雷（léi）尼紹在售後服務方麵做得也（yě）非常到位，工程師們都十分願意花時間與我們討（tǎo）論相關技術（shù）問題，為我們提供寶貴、專業的建（jiàn）議（yì）。”
  
  
        圖片資（zī）料：
   

       
        XL-80、XC-80及傳感器 
  

       
        二（èr）維調（diào）整（zhěng）工作台 
  

        
        球麵鏡圖解 
 

         
        係統工作原理 
 
 
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