近日，中国科学院上海光学精密机械研究所检测中心在读博士生丁毅凡在光学领域国际知名期刊《Optics and Lasers in Engineering》（JCR 1区，2022年 IF：5.666）上报道了一项关于光学元件多表面面形测量的重大进展。他提出的多尺度分析相移干涉术（Multi-scale Analysis Phase-shifting Interferometry，MAPSI）为光学测量领域带来了新的发展。
在光学元件的多表面面形测量中，传统的傅里叶相移干涉术（FTPSI，Zygo Corp.）一直存在诸多局限，例如对激光器指标的高要求、大量干涉图的长时间采集使测量结果受环境振动影响较大以及需要用户输入精确腔长等。针对这些问题，丁毅凡博士提出的MAPSI展现出了出色的性能。MAPSI不仅显著降低了对激光器调谐范围的要求，减少了干涉图的采集数量，而且其测量结果与用户输入的腔长准确性无关，极大地提高了测量的便捷性。这一技术的核心在于通过精心设计的移相步长和采样数，在波长调谐移相期间实现精确的频率分析和高精度波前重建，有效避免了传统多表面面形干涉测试中常见的采样不足和频谱移动问题。
在实验中，丁毅凡博士验证了MAPSI的优异性能。与FTPSI相比，MAPSI仅需更少的图像采样（约为FTPSI的1/6~1/4），即可实现波前重构的高测量重复性。其PV测量重复性和RMS测量重复性分别优于0.055λ和0.012λ，这一结果标志着光学元件多表面面形测量领域的一次重要进步。
丁毅凡博士的这一创新成果，不仅为我国光学领域的研究增添了新的亮点，也为全球光学测量技术的发展提供了新的思路和方法。未来，我们有理由期待这一技术在更多领域得到广泛应用，推动光学技术的持续发展。
相关成果见：Yifan Ding, Qi Lu*, Shijie Liu, Xu Zhang, Dapeng Chen, and Jianda Shao, “Surface profile measurement of transparent parallel plates by multi-scale analysis phase-shifting interferometry (MAPSI)“, Optics and Lasers in Engineering (8 Jul 2024, Received for production).
图1 配备MAPSI的恒迈光学4英寸波长调谐移相干涉仪
图2 在恒迈光学干涉仪上使用MAPSI与Zgo干涉仪FTPSI两技术之间的面形误差测量结果对比图
表1 使用两种多表面测量技术在不同腔长下测量所需的干涉图数量对比
| 腔长（mm） |
需要的干涉图数量
|
| FTPSI |
MAPSI |
| 160 |
303 |
66 |
| 180 |
337 |
68 |
| 200 |
371 |
68 |
| 266 |
448 |
72 |
图3 基于MAPSI的面形误差PV和RMS重复测量结果（~157mm腔长下）
图4 MAPSI在不同腔长下的测量结果对比（输入的腔长值无需太准确）
图文源自中国科学院上海光学精密机械研究所检测中心
