上海光机所在自由曲面光学元件面形自适应干涉检测领域取得进展

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光元件技术与工程部光学检测与表征中心刘世杰研究员团队，在大偏离自由曲面光学元件自适应干涉检测方面取得新进展，相关成果以 “Interferogram-free adaptive wavefront interferometry: fourier spot analysis enhancing adaptive compensation performance” 为题发表于Optics Express。

针对传统自适应波前干涉术（AWI）高度依赖干涉条纹重构与识别，无法有效检测大面形偏离光学元件的问题，该研究提出了一种基于傅里叶光斑（FS）分析的无干涉图自适应波前干涉术（IF-AWI）。该方法在自适应补偿过程中完全摆脱了对干涉条纹、相移和相位解包裹的依赖，通过分析傅里叶光斑强度分布来引导优化方向，从而在干涉条纹无法形成或严重缺失的情况下，仍可实现稳定、高效的波前补偿与测量。

为进一步提升优化效率与收敛性能，研究团队引入了基于 Runge–Kutta的智能优化算法，在全局搜索能力和局部收敛速度之间实现了良好平衡，该方法可在约60次迭代内成功补偿峰谷值超过100λ、均方根超过20λ的自由曲面波前。

该成果突破了传统自适应干涉测量对干涉条纹质量的根本限制，显著拓展了自由曲面可测量动态范围，为自由曲面在抛光的检测提供了全新的技术路径，对高端光学元件制造与检测具有重要应用价值。

图1 IF-AWI原理示意图：(a) 光路图；(b) 参考光与测试光的偏振态示意图。
(P1-3：线偏振片，QWP1-3：四分之一波片，L1-3：透镜，PBS：偏振分光器，BS：分光器，SUT：待测面，S：光阑)

图2 IF-AWI的补偿过程：(a) FS在补偿过程中的变化；(b) 对应的干涉条纹从密集到稀疏，直至零条纹。（优化过程中未使用干涉条纹作为反馈）

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