菲索式激光干涉仪广泛用于光学器件的表面面形、光学系统的透射波前测量。在测试平面样品时，自标准镜参考面反射的参考光和自样品被测表面反射的测试光发生干涉，习惯上把参考面到被测面这一段空间称为“干涉腔”。对干涉条纹光强进行数据计算和分析，就能得到面形或者波前误差的三维分布结果。

这样的"三维数据地图"，实际是“干涉腔”的误差，而不只是被测样品的误差。“腔”中的参考面和样品表面，都会对干涉条纹产生影响。在实际测量中，标准镜的面形质量一般要比被测样品高，所以通常就简单以“腔”的结果来表征样品面形了。

比如，我们使用PV值1/20λ精度的平面标准镜，测试1/10λ或者1/5λ精度的表面形貌，就会直接以“干涉腔”的测试结果作为样品的测试结果。如果要测1/20λ的样品表面，理论上就需要更高精度1/30λ或1/40λ的平面标准镜了。

那么，能不能把标准镜参考面的形貌从干涉腔里标定出来呢？这样就可以在“腔”的测试结果中减掉标定的参考面形貌，得到被测表面的“绝对”形貌，从而让一个标准镜可以测到的面形精度、超越本身参考面精度的限制，以1/20λ精度的镜头，达到1/50λ甚至于1/100λ的面形测试精度。

ZYGO绝对标定技术可以做到。参考平面面形的绝对标定基于新的算法、特殊的硬件和严格控制的环境。在使用绝对标定数据时，也同样需要严格控制环境，包括温度变化、空气扰动、平台震动以及样品夹持后的足够的稳定时间，这样才能达到1/40λ乃至1/100λ的高精度。

算法上，如果将标准镜标准面的表面形貌分为两个部分：

通过两个平面标准镜，及一个特殊可以360 °旋转特殊参考镜，在多个旋转角度用不同的标准镜分别匹配旋转参考镜测试多组数据。根据这多组数据，解算出被标定标准镜的旋转对称和非旋转对称分量，再合成完整的绝对标定数据。 

标定过程需要多次测量，为了得到可靠的标定结果，必须严格的控制标定时的环境，尤其是大口径平面标准镜的标定。450mm、600mm、800mm的平面标准镜标定，温度变化需要控制在0.04℃范围之内，测试系统需放置在良好隔振的气浮光学平台之上，平台再置于抗振地基上，以良好隔绝振动影响。空气扰动，甚至声波震动及背景光都需要良好控制。大口径标准镜移动后需要更长的时间恢复面形，典型的800mm平面标准镜在重新安装在调整架之上后，或者800mm旋转参考镜RF在旋转一次之后，需要数天才能恢复面形的稳定。

有了新的算法、专门的硬件、完美控制的环境，那标定的复现性如何呢？

上图是对800mm 32英寸平面标准镜，在两周内，两次标定的结果。 

Calibration#1 vs. #2

PVr数值差异 0.55nm，

rms数值差异 0.09nm。

接下来，如何使用绝对标定数据测试呢？

第一幅图是我们通常用来作为样品面形，但实际是“腔”的误差结果；它其实既包括参考面，也包括被测面误差。第二幅图是标定好的参考面绝对面形误差。可以看到由于它是腔误差的一部分，所以可以在第一幅图中看到参考面的“影子”。以第一副图，腔的结果；减掉第二幅图，标定的误差；就得到了第三幅图，样品的绝对面形终于露出了“庐山真面目”。

为了进一步验证使用绝对标定方法，得到样品表面绝对面形这个计量过程的复现性，我们尝试通过两块完成绝对标定的标准镜，测试同样的样品表面。看看不同的标准镜在减掉各自绝对标定数据后，能不能“殊途同归”，得到一致的样品绝对面形误差呢？

如图，ZYGO分别使用了标准镜A和B对#4号平面样品做了测试。上面一行两幅图是两个“腔”的结果，由于使用不同的标准镜，腔的结果可以看出有明显不同。在减掉各自相应标准镜A和B的系统误差之后，下面一行两个结果是#4样品的绝对面形结果。两次结果 PVr数值差异0.5nm；rms数值差异0.2nm，显示了很好的一致性。

最后，需要再次强调的是，要达到1/50λ甚至于1/100λ的面形测试精度，不是简单减掉标准镜的绝对面形误差，就可以“一招制敌”了。测试过程中，包括温度变化、空气扰动、平台震动以及样品夹持后的足够稳定等等这些因素，对面形的影响都需要收敛到1/50λ或1/100λ的级别上，才能最终得到高精度的测试结果。

ZYGO生产的300mm、450mm、600mm、800mm口径的标准镜/参考镜，都可以在出厂前做好绝对面形标定。其余100mm、150mm口径标准镜，出厂前绝对标定也是可选服务。

需要更多关于绝对面形检测的信息么？

好消息，ZYGO将参展于2019年11月13-15日，在武汉·中国光谷科技会展中心举行的第十六届中国光谷国际光电子博览会暨论坛（OVC EXPO 2019），欢迎各位行业同仁届时来到现场，开展更多技术交流。