I. Le tueur invisible des formes de surface : l'incontournable "distorsion de projection"
Lorsqu'ils discutent de la correction de précision du CGH (Computational Hologram), de nombreux collègues confondent facilement deux concepts : l'un est la distorsion géométrique provoquée par la conception du chemin optique et l'autre est l'erreur directe de position d'écriture de l'équipement de lithographie lui-même. En réalité, ce sont deux « pilotes en coulisses » complètement différents.
L'erreur de position d'écriture directe fait référence à l'écart de position physique provoqué par un mouvement mécanique ou une couture de coordonnées lors d'une gravure à l'échelle nanométrique dans une machine de lithographie ou un étage d'écriture directe par faisceau d'électrons. Cela teste les capacités matérielles de l’équipement de fabrication.
La distorsion sur laquelle nous allons nous concentrer aujourd’hui existe entièrement dans la conception du chemin optique du CGH.
Lors de l'inspection de surfaces asphériques ou de forme libre d'ordre élevé, en raison des caractéristiques non axiales à grand angle de la conception du chemin optique, le faisceau projeté sur le substrat CGH produit naturellement un étirement ou une compression géométrique non linéaire similaire à un « miroir funhouse ». Une fois que cette distorsion de conception existe, elle provoquera une « déformation spatiale » des franges de diffraction sur le CGH.
1. L'essence de la transformation du front d'onde et de la transformation des coordonnées
La tâche principale du CGH est de convertir l’onde sphérique standard (ou onde plane) émise par l’interféromètre en un front d’onde qui correspond parfaitement à la surface asphérique mesurée. Pour réaliser cette transformation complexe du front d'onde, une relation de cartographie complexe et non linéaire est formée entre les pixels individuels sur le détecteur interférométrique et leurs positions réelles sur la surface mesurée.
2. Manifestations visuelles de distorsion de projection
Cette cartographie non linéaire conduit directement à une distorsion de projection. Lors de l'inspection technique, cela se manifeste visuellement par une distorsion de la géométrie du composant mesuré dans les résultats. Par exemple:
◆Un miroir réellement circulaire apparaît sous la forme d'une ellipse dans les résultats des tests interférométriques ;
◆Un miroir réellement carré apparaît comme un trapèze dans les résultats.
Exemple quantitatif : Des études montrent que pour les surfaces asphériques présentant de grands écarts, « l'écart de grossissement à différentes positions radiales » provoqué par la distorsion de l'imagerie CGH peut atteindre un maximum de 2,7 : 1 ! Cette magnitude dépasse de loin la plage de tolérance des composants optiques ordinaires.
3. Impact négatif fatal sur l'analyse des aberrations
Cette distorsion déforme non seulement l’image de surface, mais, plus grave encore, elle transforme les aberrations d’ordre inférieur en aberrations d’ordre élevé significatives. Cela signifie que l'analyse des erreurs de surface fournie par l'interféromètre est fondamentalement incorrecte. L’utilisation de ces données erronées pour guider les machines-outils de polissage CNC entraînera des décisions de correction de forme incorrectes.
Détection par interféromètre de la distribution de points dans un motif
Répartition des points sur la surface asphérique à mesurer
II. Rejeter le polissage inefficace : la correction de la distorsion est la seule clé pour surmonter les goulots d'étranglement dans l'usinage de surfaces asphériques
Dans la fabrication d’ultra-précision, une distorsion non corrigée à la source de l’inspection peut déclencher une réaction en chaîne fatale :
1. Incapacité à faire converger la forme de la surface : en raison de l'introduction d'aberrations d'ordre supérieur, l'erreur des composants dans des bandes de fréquences spécifiques augmente au lieu de diminuer à chaque cycle de polissage, conduisant à un cercle vicieux dans l'usinage.
2. Temps perdu sur la machine : les machines de polissage CNC passent beaucoup de temps à "réparer" des erreurs inexistantes et déformées, ce qui entraîne une utilisation extrêmement faible de la machine.
3. Baisse brutale du rendement : pour les surfaces asphériques à haute ouverture numérique (NA) ou les surfaces complexes de forme libre, même des déformations géométriques infimes peuvent empêcher l'ensemble du système optique de répondre aux normes de performance.
En bref, l’inspection CGH sans correction de distorsion ne fournit qu’une image déformée de la forme de la surface. Ce n'est que grâce à une correction rigoureuse de la distorsion, corrigeant minutieusement la transformation des coordonnées non linéaires provoquée par des principes physiques, que les données de forme de surface mesurées par l'interféromètre peuvent être précises. Ce n'est qu'alors que la machine-outil peut « viser et tirer » et obtenir une compensation vraiment précise.
Testez les données avant la correction de la distorsion (le miroir est carré).
Données de test après correction de la distorsion (le miroir est carré).
III. Rechercher une précision absolue tout en recherchant une efficacité ultime
Dans le passé, de nombreux fabricants d'optiques hésitaient à mettre en œuvre une correction de distorsion, car les méthodes traditionnelles reposaient sur des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) de haute précision pour mesurer chaque ligne et point individuellement. Cela nécessitait non seulement un investissement matériel important, mais impliquait également un processus de test fastidieux et long, le serrage secondaire introduisant de nouvelles erreurs de positionnement. Pour résoudre complètement ce problème de l'industrie, nous avons pré-réservé des marqueurs à coordonnées fixes dans la zone d'alignement entourant la zone principale de CGH, et avons ensuite utilisé des algorithmes avancés de traçage de rayons pour la correction de la distorsion in situ. Cette mise à niveau intègre pleinement la correction des distorsions dans le processus d'inspection quotidien :
◆ Élimine le besoin de MMT traditionnelles, en supprimant les mesures hors ligne complexes et les erreurs de serrage ;
◆ La reconstruction géométrique directe basée sur le lancer de rayons améliore considérablement l'efficacité de l'inspection et de la correction tout en garantissant une précision de correction absolue, garantissant ainsi que l'inspection de surface asphérique de haute précision ne constitue plus un goulot d'étranglement pour la capacité de production sur la chaîne de production.
Schéma de présentation générale de CGH
IV. La double bataille de l’efficacité et de la précision : quelle est la différence entre effectuer et ne pas effectuer d’étalonnage ?
V. Choisissez des CGH de haute qualité pour garantir que chaque étape de polissage est efficace
La prochaine phase de la fabrication optique de précision concerne la précision absolue, mais plus important encore, le contrôle des taux de gaspillage et de l’efficacité de la production.
En tant qu'expert en personnalisation CGH, chaque CGH que nous livrons offre non seulement une qualité de motif de niveau micro-nano, mais est également livré en standard avec une solution de correction de distorsion de haute précision et à haut rendement. Nous utilisons l’innovation technologique pour simplifier les processus et améliorer la précision dans votre atelier.
Rejetez le polissage inefficace et dites adieu aux écarts de traitement. Laissez-nous utiliser des « règles » vraiment précises et efficaces pour sécuriser vos traitements optiques de haute précision !
