Hello，各位光学朋友们，大家好！
在非球面检测领域，我们之前介绍过一些常规的干涉仪方法。但面对高陡度、大偏离量的复杂面形时，传统方法就力不从心了。今天，我们来深入探讨一项更前沿、更精密的技术 ——干涉仪与 CGH（计算机生成全息图）的组合检测方案。这不仅是现代光学检测的王牌技术，更是测量极高精度非球面和自由曲面的权威方法。
一、 核心原理：为什么需要 CGH？
要理解 CGH 的价值，首先要看清传统干涉仪的局限。
传统干涉仪的瓶颈：传统的干涉仪使用标准的球面或平面作为参考波前。它只能直接测量与参考波前高度相似的表面。当光线照射到非球面上时，反射回来的波前会与参考波前产生巨大偏差，导致干涉条纹过于密集，甚至无法分辨，测量宣告失败。
CGH 的 “神来之笔”：CGH 本质上是一个数字化的 “波前整形器”。它的核心使命是，将干涉仪发出的完美球面波，精确地 “改造” 成一个与被测非球面理论面形完全吻合的定制波前。
这个过程的精妙之处在于：当这个定制波前照射到理想的无误差非球面上时，光线会按原路精确返回，再次通过 CGH 后还原为完美的球面波。此时，它与参考波前完美匹配，干涉场呈现均匀的 “零场”（几乎没有条纹）。任何微小的面形偏差都会破坏这种完美，从而产生清晰、可量化的干涉条纹。简而言之，CGH 巧妙地 “欺骗” 了干涉仪，让它把非球面 “当作” 一个标准球面来测量，从而实现了纳米级的高精度。
二、 系统构成：搭建高精度检测平台
一个完整的干涉仪 + CGH 检测系统主要由三大核心部分构成：
1.高精度相移干涉仪：提供稳定的激光光源和参考光路，并负责采集、相移和解算干涉图，是系统的 “大脑” 和 “眼睛”。
2.计算机生成全息图（CGH）：这是整个系统的灵魂。它是一块在玻璃基底上通过光刻或电子束刻蚀技术制作的微光学元件，表面有精密的二元浮雕结构。其主要功能包括：
(1)测试波前生成：通过 + 1 级衍射光，将入射球面波转换为理想非球面波前。
(2)集成对准功能：先进的 CGH 还会集成全息对准元件（HAE），能投射出明亮的对准光斑，极大简化并精确化装调过程。
3.高稳定性精密调整架：用于承载和微调被测非球面元件。其精度和稳定性直接关系到最终结果的可靠性，因为微米级的定位误差就可能导致巨大的测量误差。
三、 工作流程：从准备到结果的完整链条
第一步：CGH 设计（核心准备）
这是最关键的先导步骤。根据被测非球面的精确数学模型、干涉仪参数及相对布局，使用专业光学设计软件（如 Zemax、Code V）进行逆向计算，生成 CGS 的相位分布数据，并送交专业厂家制作。此步骤决定了检测的成败与精度上限。
第二步：系统装调与精密对准（最大挑战）
这是实际操作中的难点和关键点。
(1)搭建光路：将干涉仪、CGH 和被测件按设计位置初步安装。
(2)利用 HAE 精对准：通过调整被测件的位置和姿态，使 CGH 上 HAE 产生的对准光斑精确移动到预定基准位置。这一步将系统装调误差降至最低，是获得真实数据的前提。
第三步：数据采集
对准完成后，干涉仪相机采集由相移技术生成的多幅干涉图。这些图像包含了被测面形偏差的全部信息。
第四步：数据处理与误差修正（体现专业性）
原始数据不能直接使用，必须经过严格的误差分离与修正：
相位解算：从相移干涉图中解算出代表面形偏差的相位图。
系统误差扣除：
(1)CGH 固有误差：CGH 本身制作不完美带来的误差，需通过高精度标定（如原子力显微镜）获得 “误差地图” 并扣除。
(2)对准残余误差：精密对准后仍存在的微小偏差，通过建模计算并扣除。
(3)干涉仪系统像差：干涉仪自身的光学误差也需提前标定并扣除。
结果输出：最终得到纯净的、反映非球面真实加工偏差的面形图，通常以PV（峰谷值） 和RMS（均方根值） 定量评价，并可生成直观的 2D/3D 云图。
四、 优势与挑战：客观看待技术边界
显著优势：
(1)至高精度：是目前测量复杂非球面的最高精度方法之一，精度可达 λ/50 RMS 甚至更高（纳米级）。
(2)极致灵活：只要数学模型清晰，理论上可检测任意形状的非球面或自由曲面。
(3)功能强大：集成化的 HAE 使对准过程客观、精确，减少了人为不确定性。
不容忽视的挑战：
(1)成本高昂：CGH 的设计和制作费用昂贵，尤其对于大口径、高精度元件。
(2)周期较长：从设计到拿到可用的 CGH，通常需要数周至数月时间。
(3)专用性强：一个 CGH 通常只针对一个特定元件和一种光路布局，缺乏通用性。
(4)操作要求高：对装调精度和操作人员的经验要求极高。
总而言之，干涉仪 + CGH 法是一种基于精密 “零位补偿” 原理的顶尖光学检测技术。它通过 CGH 的数字化波前调制能力，将复杂非球面的测量转化为高灵敏度的零位干涉测量，从而实现了无可比拟的精度。尽管存在成本和周期等方面的挑战，但在面对最苛刻的检测需求时，它依然是不可替代的 “终极方案”。
希望本次分享能让大家对这项技术有更全面、更深入的认识。我们下期再见！