JJF 1739-2019 数字式激光球面干涉仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1739—2019

数字式激光球面干涉仪校准规范

CalibrationSpecificationforDigitalLaserSphericalInterferometers

2019-09-27发布2019-12-27实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1739—2019

数字式激光球面干涉仪校准规范

—

CalibrationSpecificationforDigitalJJF17392019

LaserSphericalInterferometers

归口单位全国几何量工程参量计量技术委员会

:

主要起草单位中国科学院光电技术研究所

:

中国测试技术研究院

参加起草单位中国计量科学研究院

:

苏州慧利仪器有限责任公司

本规范委托全国几何量工程参量计量技术委员会负责解释

JJF1739—2019

本规范主要起草人

:

侯溪中国科学院光电技术研究所

()

全海洋中国科学院光电技术研究所

()

冉庆中国测试技术研究院

()

宋伟红中国科学院光电技术研究所

()

参加起草人

:

康岩辉中国计量科学研究院

()

韩森苏州慧利仪器有限责任公司

()

JJF1739—2019

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语和定义

3……………(1)

面形偏差

3.1……………(1)

峰谷值

3.2………………(1)

值

3.3PVr……………(1)

球面元件F数

3.4……………………(1)

概述

4……………………(1)

计量特性

5………………(2)

示值误差

5.1……………(2)

测量重复性

5.2…………(2)

校准条件

6………………(2)

环境条件

6.1……………(2)

校准用标准器

6.2………………………(2)

校准项目和校准方法

7…………………(3)

示值误差

7.1……………(3)

测量重复性

7.2…………(5)

校准结果表达

8…………(5)

复校时间间隔

9…………(5)

附录值

APVr…………(6)

附录三位置法公式推导

B……………(7)

附录数字式激光球面干涉仪直接比较法校准不确定度评定示例

C………………(9)

附录数字式激光球面干涉仪三位置法校准不确定度评定示例

D…(11)

附录校准证书信息及内页格式

E……………………(15)

Ⅰ

JJF1739—2019

引言

本规范的编写以国家计量校准规范编写规则

JJF1071—2010《》、JJF1001—2011

通用计量术语及定义和测量不确定度评定与表示为基础和

《》JJF1059.1—2012《》

依据

。

本规范为首次发布

。

Ⅱ

JJF1739—2019

数字式激光球面干涉仪校准规范

1范围

本规范适用于数字式激光球面干涉仪的校准

。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

平面等厚干涉仪校准规范

JJF1100—2016

光学零件的面形偏差

GB/T2831—2009

光学和光子学光学元件和光学系统的干涉测量第部分

ISO14999-4:20154:

规定的公差说明和评估

ISO10110(Opticsandphotonics—Interferometricmeasurement

ofopticalelementsandopticalsystems—Part4:Interpretationandevaluationoftoler-

ancesspecifiedinISO10110)

凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文

,;

件其最新版本包括所有的修改单适用本规范

,()。

3术语和定义

界定的及以下术语和定义适用于本规范

GB/T2831—2009、ISO14999-4:2015。

面形偏差

3.1surfaceformdeviation

被测光学表面相对于参考光学表面的偏差

。

峰谷值

3.2peak-to-valley(PV)value

面形偏差最大值减去最小值简称值

,PV。

值

3.3PVrrobustpeak-to-valley(PVr)value

面形偏差的项多项式拟合面值加上倍拟合残差面形偏差减去

36ZernikePV3(

项多项式拟合面的均方根值

36Zernike)。

注:多项式定义按:附录标准定义。

ZernikeISO14999-42015B

球面元件F数F

3.4numberofsphericaloptics

球面曲率半径与通光口径的比值

。

注:被测球面元件F数应当小于或等于数字式激光球面干涉仪球面镜头F数,才能实现数字式

激光球面干涉仪全口径校准。建议选取F数最接近(略小于)被校准数字式激光球面干涉仪球面镜

头F数的被测球面元件,同时光腔长度应尽可能短以提升测量重复性。

4概述

数字式激光球面干涉仪主要用于球面光学元件面形偏差的测量

。

数字式激光球面干涉仪通过其球面镜头产生参考光和测试光测试光入射到被测球

,

面元件表面并反射回来携带被测球面元件面形偏差信息的光波与参考光形成干涉条

,

1

JJF1739—2019

纹采用移相技术和干涉仪球面镜头F数相匹配的解相位算法对干涉条纹进行处理

,,

得到被测球面元件面形偏差信息可提供面形偏差图和等数值数字

,PV、rms、PVr。

式激光球面干涉仪的工作原理结构示意图如图所示

1。

图数字式激光球面干涉仪工作原理结构示意图

1

数字式激光球面干涉仪被测球面元件计算机

1—;2—;3—

5计量特性

示值误差

5.1

示值误差通常以值见附录表示其最大允许值见表

PVr(A),1。

表1PVr最大允许值及测量重复性要求

准确度级别λλλ

/40/20/10

最大允许值

PVr15.8nm31.6nm63.3nm

测量重复性

≤3.2nm≤6.3nm≤12.7nm

注:λ。

=632.8nm

测量重复性

5.2

校准时测量重复性应满足测量重复性要求具体要求见表

,1。

注:校准工作不判断合格与否,上述计量特性要求仅供参考。

6校准条件

环境条件

6.1

校准室内温度为温度变化不超过

(20±2)℃,1h0.2℃。

相对湿度

:30%~65%。

实验室应无影响测量的振动空气扰动和尘埃

、。

校准前被校数字式激光球面干涉仪在检测实验室内温度平衡时间不少于校

24h,

准用标准器温度平衡时间不少于

4h。

校准用标准器

6.2

校准用标准器见表

2。

2

JJF1739—2019

表2校准用标准器

准确度

序号校准项目校准用标准器名称技术指标

级别

λ

/

40λ

(/)

示值误差λ标准球面反射镜PVr≤10.5nm60

1/20

λλ

/10PVr≤21.0nm(/30)

λ

/

40λ

(/)

测量重复性λ标准球面反射镜PVr≤10.5nm60

2/20

λλ

/10PVr≤21.0nm(/30)

7校准项目和校准方法

首先检查数字式激光球面干涉仪外观和各部分相互作用确定没有影响校准计量性

,

能的因素后再进行校准工作

。

示值误差

7.1

直接比较法

7.1.1

直接比较法适用于准确度为λ级和λ级球面干涉仪的校准

/10/20。

首先根据数字式激光球面干涉仪球面镜头F数选择与之匹配的标准球面反射镜

,

λ级数字式激光球面干涉仪需要选择小于或等于λ的标准球面

/10PVr21.0nm(/30)

反射镜λ级数字式激光球面干涉仪需要选择小于或等于λ的

,/20PVr10.5nm(/60)

标准球面反射镜并且数字式激光球面干涉仪解相位算法需要与F数相匹配然后将

,。

标准球面反射镜安装在调整架上通过精密调整使干涉条纹为零条纹或者条纹数最少

,

此时标准球面反射镜曲率半径中心与干涉仪球面镜头焦点重合即共焦位置通过软

(,),

件去除常数项倾斜项和项后得到数字式激光球面干涉仪面形测量结果M

、Power,

ij被校准数字式激光球面干涉仪的测量面形偏差Iij按式计算求得

(,),(,)(1):

Iij=Mij

(,)(,)(1)

式中

:

ix方向测量点序号ii

———,=1,2,…,max;

jy方向测量点序号jj

———,=1,2,…,max;

Iij数字式激光球面干涉仪的测量面形偏差

(,)———,nm;

Mij数字式激光球面干涉仪直接比较测量得到的面形偏差

(,)———,nm。

按定义计算数字式激光球面干涉仪测量面形偏差Iij的值见式

PVr(,)PVr,

最后将值作为数字式激光球面干涉仪测量面形偏差示值误差的校准结果

(2),PVr。

=+×σ

PVrPV36Zernikes336ZernikeResid(2)

式中

:

项多项式拟合面值

PV36Zernikes———36ZernikePV;

σ数字式激光球面干涉仪测量得到的面形偏差减去项多项

36ZernikeResid———36Zernike

式拟合面后拟合残差的均方根值

。

3

JJF1739—2019

三位置法

7.1.2