近日，中國科學院上海光學精密機械研究所檢測中心在讀博士生丁毅凡在光學領域國際知名期刊《Optics and Lasers in Engineering》（JCR?1區，2022年?IF：5.666）上報道了一項關于光學元件多表面面形測量的重大進展。他提出的多尺度分析相移干涉術（Multi-scale?Analysis Phase-shifting Interferometry，MAPSI）為光學測量領域帶來了新的發展。
在光學元件的多表面面形測量中，傳統的傅里葉相移干涉術（FTPSI，Zygo?Corp.）一直存在諸多局限，例如對激光器指標的高要求、大量干涉圖的長時間采集使測量結果受環境振動影響較大以及需要用戶輸入精確腔長等。針對這些問題，丁毅凡博士提出的MAPSI展現出了出色的性能。MAPSI不僅顯著降低了對激光器調諧范圍的要求，減少了干涉圖的采集數量，而且其測量結果與用戶輸入的腔長準確性無關，極大地提高了測量的便捷性。這一技術的核心在于通過精心設計的移相步長和采樣數，在波長調諧移相期間實現精確的頻率分析和高精度波前重建，有效避免了傳統多表面面形干涉測試中常見的采樣不足和頻譜移動問題。
在實驗中，丁毅凡博士驗證了MAPSI的優異性能。與FTPSI相比，MAPSI僅需更少的圖像采樣（約為FTPSI的1/6~1/4），即可實現波前重構的高測量重復性。其PV測量重復性和RMS測量重復性分別優于0.055λ和0.012λ，這一結果標志著光學元件多表面面形測量領域的一次重要進步。
丁毅凡博士的這一創新成果，不僅為我國光學領域的研究增添了新的亮點，也為全球光學測量技術的發展提供了新的思路和方法。未來，我們有理由期待這一技術在更多領域得到廣泛應用，推動光學技術的持續發展。
相關成果見：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).
圖1?配備MAPSI的恒邁光學4英寸波長調諧移相干涉儀
圖2?在恒邁光學干涉儀上使用MAPSI與Zgo干涉儀FTPSI兩技術之間的面形誤差測量結果對比圖
表1?使用兩種多表面測量技術在不同腔長下測量所需的干涉圖數量對比
| 腔長（mm） | 需要的干涉圖數量 | |
| FTPSI | MAPSI | |
| 160 | 303 | 66 |
| 180 | 337 | 68 |
| 200 | 371 | 68 |
| 266 | 448 | 72 |
圖3?基于MAPSI的面形誤差PV和RMS重復測量結果（~157mm腔長下）
圖4?MAPSI在不同腔長下的測量結果對比（輸入的腔長值無需太準確）
圖文源自中國科學院上海光學精密機械研究所檢測中心
