JJF
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
Calibration Specification for Digital Laser Spherical Interferometers
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
JJF 1739—2019
Calibration SpecificationforDigital
Laser Spherical Interferometers
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）再庆（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 1 范围· 2 引用文件· 3 术语和定义 3.1面形偏差… 3.2 峰谷值 3.3 PVr值 3. 4 球面元件F数
(Ⅱ) (1) (1) (1) (1 ) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (5) (5) (5) (6) (7) (9) (11) (15)
概述· 计量特性·
X
5
5. 1 示值误差…· 5.2 测量重复性 6校准条件 6.1环境条件 6.2校准用标准器 7校准项目和校准方法 7. 1 示值误差 7. 2 测量重复性·
.
校准结果表达复校时间间隔
8 9
附录A PVr值附录 B 三位置法公式推导附录 C 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附录 D 数字式激光球面干涉仪三位置法校准不确定度评定示例附录E 校准证书信息及内页格式
- JJF1739—2019
引言
本规范的编写以JJF1071一2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001一2011 《通用计量术语及定义》和JJF1059.1一2012《测量不确定度评定与表示》为基础和依据。
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： JJF1100一2016平面等厚干涉仪校准规范 GB/T2831一2009光学零件的面形偏差 ISO14999-4：2015光学和光子学光学元件和光学系统的干涉测量第4部分：
ISO10110规定的公差说明和评估（Opticsandphotonics一Interferometricmeasurement of optical elements and optical systemsPart 4:Interpretation and evaluation of toler ances specified inISO10110)
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
GB/T2831一2009、ISO14999-4：2015界定的及以下术语和定义适用于本规范。
3.1面形偏差surfaceformdeviation
被测光学表面相对于参考光学表面的偏差。 3.2峰谷值peak-to-valley（PV）value
面形偏差最大值减去最小值，简称PV值。 3.3PVr值robustpeak-to-valley（PVr）value
面形偏差的36项Zernike多项式拟合面PV值加上3倍拟合残差（面形偏差减去
36项Zernike多项式拟合面）的均方根值。
注：Zernike多项式定义按ISO14999-4：2015附录B标准定义。 3.4球面元件F数Fnumberofsphericaloptics
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，测试光人射到被测球
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PV、rms、PVr等数值。数字式激光球面干涉仪的工作原理结构示意图如图1所示。
1
图1数字式激光球面干涉仪工作原理结构示意图 1一数字式激光球面干涉仪；2一被测球面元件；3一计算机
5计量特性
5.1示值误差
示值误差通常以PVr值（见附录A）表示，其最大允许值见表1。
表1PVr最大允许值及测量重复性要求
准确度级别 PVr最大允许值测量重复性注：入=632.8nm。
入/20 31.6nm ≤6.3nm
入/10 63.3nm ≤12.7nm
入/40 15.8 nm ≤3.2nm
5.2 测量重复性
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 6.1环境条件
校准室内温度为（20士2）℃，温度变化1h不超过0.2℃。 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24h，校
准用标准器温度平衡时间不少于4h。 6.2校准用标准器
校准用标准器见表2。
2 JJF1739—2019
表2校准用标准器
准确度级别入/40 入/20 入/10 入/40 入/20 入/10
序号
校准用标准器名称
校准项目
技术指标
PVr≤10.5nm(a/60)
示值误差
标准球面反射镜
1
PVr≤21.0nm(a/30)
PVr≤10.5nm(a/60)
测量重复性
标准球面反射镜
2
PVr≤21.0nm(a/30)
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。 7.1示值误差 7.1.1直接比较法
直接比较法适用于准确度为入/10级和入/20级球面干涉仪的校准。 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，
入/10级数字式激光球面干涉仪需要选择PVr小于或等于21.0nm（入/30）的标准球面反射镜，入/20级数字式激光球面干涉仪需要选择PVr小于或等于10.5nm（入/60）的标准球面反射镜，并且数字式激光球面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Power项后，得到数字式激光球面干涉仪面形测量结果M （i，j），被校准数字式激光球面干涉仪的测量面形偏差I（i，j）按式（1）计算求得：
I(i,j)=M(i,j)
(1)
式中：
i——α方向测量点序号，i=1，2，…，imax； j——y方向测量点序号，j=1，2，…，jmx;
I(i,j) 数字式激光球面干涉仪的测量面形偏差，nm； M(i,j) 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PVr定义计算数字式激光球面干涉仪测量面形偏差I（i，j）的PVr值，见式（2），最后将PVr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。
PVr =PV36 Zernikes + 3 X 0 36 ZernikeResid
(2)
式中： PV 6 Zernikes 36项Zernike多项式拟合面PV值；
数字式激光球面干涉仪测量得到的面形偏差减去36项Zernike多项
O 36 ZermikeResid 式拟合面后拟合残差的均方根值。
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