衍射非球面是一種特殊形狀的光學(xué)元件，其曲率在不同方向上不均勻變化，與傳統的球面形狀不同，在衍射非球面上，光線(xiàn)通過(guò)非球面的表面時(shí)會(huì )發(fā)生衍射現象，這種衍射會(huì )使得光線(xiàn)的波前形狀被改變，從而實(shí)現特定的光學(xué)功能，提高成像質(zhì)量和性能。

衍射非球面

衍射光學(xué)元件是以光的衍射效應為基本工作原理，通過(guò)表面微浮雕結構來(lái)調制入射波面，從而得到所希望的波面。為了實(shí)現更豐富的光學(xué)功能，增加光學(xué)設計自由度，通常把衍射元件的微結構疊加在非球面的基底上。

在光學(xué)設計軟件 CODE V 中，旋轉對稱(chēng)衍射面表示為：

式中：n1、n2 分別是衍射面之前的介質(zhì)折射率和衍射面之后的介質(zhì)折射率；λ0為等效設計波長(cháng)；c1、c2、c3 分別是衍射面2、4、6 次相位系數；HOR為衍射級次。從公式中可以看出，衍射面方程涵蓋了非球面基底以及衍射微結構特征，其光學(xué)設計含義如下圖所示。衍射光學(xué)元件是將連續折射 面形折疊為衍射結構，在達到相同光學(xué)性能的條件下，實(shí)現光學(xué)系統的小型化及輕量化。

衍射非球面廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域，包括光學(xué)鏡頭、顯微鏡、攝影鏡頭、激光光束整形、天文望遠鏡等，它們在科學(xué)研究、醫療診斷、工業(yè)檢測、通信傳輸等領(lǐng)域中發(fā)揮著(zhù)重要作用。通過(guò)精確的光學(xué)設計和加工工藝，衍射非球面鏡片可以實(shí)現更廣闊的視場(chǎng)、更高的分辨率和更好的像差控制。

非球面衍射型多焦人工晶狀體圖

在光學(xué)領(lǐng)域，衍射非球面鏡片的測量一直是一項具有挑戰性的任務(wù)，主要有以下難點(diǎn)：

1、測量精度要求高：非接觸式測量方法通常無(wú)法像接觸式測量那樣直接獲取精確的測量數據，測量過(guò)程中任何微小的誤差都可能影響到最終的光學(xué)效果；

2、測量環(huán)境要求嚴格：由于衍射非球面零件的尺寸和形狀復雜，在測量過(guò)程中需要保持一定的環(huán)境條件，如噪音、震動(dòng)、溫度等；

3、測量范圍要求廣：衍射非球面的測量范圍需要覆蓋其整個(gè)表面，包括各種曲率和尺寸，這需要測量設備具有足夠的測量范圍和精度；

4、數據處理難度大：測量得到的數據需要進(jìn)行復雜的處理和分析，以獲得準確的表面形狀和尺寸信息，這需要具備相應的數據處理技能和經(jīng)驗。

以往國內能夠檢測高精度衍射非球面鏡片參數的專(zhuān)業(yè)測量設備基本依賴(lài)進(jìn)口，為了滿(mǎn)足市場(chǎng)對衍射非球面測量的需求，中圖儀器SJ5900光學(xué)型輪廓儀新增衍射非球面測量功能，為衍射非球面鏡片高質(zhì)量生產(chǎn)保駕護航。

SJ5900光學(xué)型輪廓儀

SJ5900光學(xué)型輪廓儀解決方案：

1、高精度接觸式測量：采用超高精度納米衍射光學(xué)測量系統，儀器精度達高水平（儀器直線(xiàn)度≤0.25μm/200mm，大范圍形貌微觀(guān)輪廓Pt≤0.3μm），通過(guò)測針接觸鏡片掃描實(shí)現高精度的衍射非球面測量；

2、一體封閉式：一體封閉式外觀(guān)減少外界噪聲，氣浮減震系統隔絕環(huán)境振動(dòng)；

3、測量范圍：X行程可達200mm，測針掃描高度最大可達24mm，基本覆蓋大多數非球面有效口徑范圍；

4、定制個(gè)性化方案：可提供個(gè)性化定制服務(wù)，根據用戶(hù)的特定需求進(jìn)行設計和調整，以滿(mǎn)足用戶(hù)的要求和應用。

5、智能軟件系統：

1）強大的數據處理系統，能夠對測量數據進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并提供詳盡的數據分析和報告，操作簡(jiǎn)便。用于廠(chǎng)家生產(chǎn)設備的修正

2）準確分析衍射區臺階參數（寬度、高度）

3）智能顯示理論曲線(xiàn)與實(shí)測曲線(xiàn)對比圖（原始輪廓曲線(xiàn)、形狀誤差曲線(xiàn)）

4）針對每一個(gè)衍射區計算出帶有公差的參數：角度，高度，形狀誤差，pt等

測量示例

衍射面測量

衍射面分析

掃描原始圖

實(shí)測曲線(xiàn)與理論曲線(xiàn)形狀誤差結果對比

形狀誤差結果

衍射形狀誤差結果

衍射面測量報告：可定制個(gè)性化測量報告，數據導出用于生產(chǎn)設備修正。

不論您的業(yè)務(wù)領(lǐng)域是光學(xué)系統制造、激光設備還是科學(xué)研究，SJ5900光學(xué)型輪廓儀都將為您帶來(lái)令人矚目的優(yōu)勢，它是實(shí)現高質(zhì)量生產(chǎn)、提升生產(chǎn)效率的利器。聯(lián)系我們了解更多關(guān)于非球面測量?jì)x器的技術(shù)細節和優(yōu)勢，我們將為您提供個(gè)性化建議和完善的技術(shù)支持！