确定工艺参数与工件表面频谱分布特性的方法

摘要

确定工艺参数与工件表面频谱分布特性的方法，涉及一种从空间频谱角度分析光学元件制造误差，尤其是表面面形中高频误差与工艺参数的定性定量关系，利用信息处理技术对测试仪器所获取的光学元件的制造误差数据进行处理，采取一维功率谱密度比值作为评价指标确定工艺参数同频谱分布特性的关系。本发明通过对工艺参数与工件表面频谱分布特性的定性定量研究，提供了一条光学元件面形加工中工艺参数确定的新方法，对高质量光学元件的加工具有重要的应用价值。

主权项

1、确定工艺参数与工件表面频谱分布特性的方法，其特征在于通过以下步骤完成：(1)记录光学元件加工的工艺参数，包含加工工具的性能、形状及运动方式，并对元件进行加工；(2)通过光学元件制造误差检测装置采用通用检测方式获得被检光学元件的制造误差数据；(3)利用最小二乘法对元件制造误差数据消除趋势项，根据滤波器设计原则设计滤波器，并对前述数据做剔除噪声、滤波等数据预处理工作；(4)确定所测数据的最大空间频谱范围与有效空间频谱范围，最大空间频谱范围：1/L＜f＜N/(2L)，有效空间频率宽度：2/L＜f＜N/(4L)；式中：L为采样长度，N为有效采样点数；由加工的工艺参数及所测数据的频谱范围确定各参数可能导致的频谱变化区间及主要影响区间，并考虑该频谱信息是否包含在所测数据中；(5)对预处理后的数据作波前功率谱密度计算，获取被检元件的一维功率谱密度函数PSD：$\mathrm{PSD}\left(m\right)=\frac{\mathrm{\Delta x}}{N}|\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}z\left(n\right)\exp \left({-i2\mathrm{\pi f}}_m\mathrm{n\Delta x}\right){|}^2$ 式中：Δx＝L/N为采样间隔，L为采样长度，N为有效采样点数；z(n)为光学元件的制造误差数据；fm＝m/(N·Δx)为空间频率，-N/2≤m≤N/2；(6)计算功率谱密度比值；将第一次测得的光学元件制造误差数据的功率谱密度记为PSD1，第二次的记为PSD2，依此类推，将第N次的记为PSDN，n＝2，3，...，N，记$R_n=\frac{{\mathrm{PSD}}_n}{{\mathrm{PSD}}_1}$ Rn为功率谱密度比值；$S_n=\underset{n=2}{\overset{N}{\Sigma }}{\mathrm{PSD}}_n-{\mathrm{PSD}}_{n-1}$ Sn为功率谱密度累计增幅；(7)将步骤(6)所得功率谱密度比值及累计增幅初步确定工艺参数与工件表面频谱分布特性的关系；(8)改变相应工艺参数，重复上述步骤，直到确定相应工艺参数与元件频谱分布特性的关系。