径向剪切干涉法非球面面形检测技术研究

发布时间：2020-11-04 04:35

　　 径向剪切干涉技术是将具有空间相干性的光波经某种装置分成扩大和缩小两波面,并在其公共区域产生干涉条纹的一种测量技术。相对传统的干涉技术,该技术具有共光路、对外界环境、振动等因素不敏感、仅需一幅干涉图就可重构出波面等优势,为开发在线检测设备作准备。本课题是在对非球面元件的高精度检测及现场工作的需求下提出的,因此研究径向剪切干涉技术具有一定的工程价值。本文研究的主要内容有以下几方面:(1)阐述了非球面面形的检测技术,对径向剪切干涉的几种典型系统结构、光学干涉理论以及径向剪切波面理论进行了分析。(2)论述了图像增强技术、干涉图空域延拓理论以及傅里叶变换法相位提取理论,分析了相位提取中存在的频域泄漏效应、滤波器、相位解包等问题。(3)基于Zernike多项式的波面拟合理论,分析了三种求解系数方法的原理。选取两种不同复杂度的曲面进行了模拟仿真,分析了拟合精度与拟合阶数、采样点数目之间的关系,结果表明Householder变换法拟合的波面精度高于其他两种方法;针对复杂度不同的波面,只要选择合适的拟合阶数、采样点数目都能达到较高精度。(4)论述了基于迭代算法的波面重构理论并对其进行了推导与改进,选取两种不同PV值的波面进行仿真,分析了波面重构精度与迭代次数、剪切比、波面畸变量之间的关系,从仿真结果可知迭代算法的重构精度可以满足径向径向剪切干涉技术的要求。(5)根据本课题设计的非球面检测系统对实验器材进行了选型,搭建了非球面测量装置,并总结出一种快速调整光路的方法;采用高精度干涉仪对同一非球面元件进行了检测,验证了本课题方案的可行性。
【学位单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O436.1;TP391.41
【部分图文】：

西安工业大学硕士学位论文 24 61 24 621 1 1s rz A s A sk s r 面与光轴的交点处的曲率半径(非球面沿光轴对称)，非球面可分为二次曲面和高次曲面两大类，其中二第一项有关，与其他项无关，即： 21 221 1 1s rzk s r 值所对应的二次曲面形状。

1.1 是k 的不同取值所对应的二次曲面形状。图 1.1 二次曲面形状2）非球面度非球面度则是用来描述非球面面形的一个重要参数，它的大小直接反映了光学元件工难易程度，通常情况下尽可能使非球面度小。目前，非球面度有以下三个方向的定原理图如图 1.2 所示[9]。

技术以及计算机技术的引入，使得波面检测技术光波前诊断、航天航空等领域中。现将波面光波的斜率来得到波面的相位信息，如 Sha曲率来得到波面的相位信息，如曲率传感器信息，如斐索、剪切干涉等。下面对几种光感器(SHWS)：其原理图见图 1.3，波面经微 靶面上形成光斑。若将理想波和畸变波分别则的光斑(图 1.3 的深实线)和散乱的光斑(图于规则光斑位置发生了偏移，这些偏移量携算法计算出来之后利用波面重构算法可将待，且对光源的相干性要求较低；检测中不存精度高致使透镜阵列加工成本变高；有限的0]。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵蒙;;大口径非球面精密加工技术综述[J];科技视界;2014年15期

2 张小兵;;非球面光学元件加工及检测技术综述[J];兵器材料科学与工程;2014年02期

3 师途;杨甬英;张磊;刘东;;非球面光学元件的面形检测技术[J];中国光学;2014年01期

4 李洪儒;冯国英;杜永兆;杨火木;周寿桓;;基于窗口傅里叶变换剪切干涉法波前检测[J];强激光与粒子束;2013年08期

5 张敏;唐锋;王向朝;戴凤钊;;二维快速傅里叶变换干涉图相位提取误差分析[J];中国激光;2013年03期

6 冯婕;白瑜;邢廷文;;Zernike多项式波面拟合精度研究[J];光电技术应用;2011年02期

7 谢苏隆;;Zernike多项式拟合曲面中拟合精度与采样点数目研究[J];应用光学;2010年06期

8 孔梅梅;高志山;陈磊;徐春生;;基于偏振移相的环路径向剪切干涉[J];光学学报;2010年01期

9 葛锦蔓;苏俊宏;;干涉图的预处理技术研究[J];应用光学;2009年06期

10 刘景峰;李艳秋;刘克;;含噪声包裹相位图的加权最小二乘相位展开算法研究[J];光学技术;2008年05期

相关博士学位论文 前3条

1 张金平;夏克—哈特曼波前传感器检测大口径非球面应用研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2012年

2 刘东;通用数字化高精度非球面干涉检测技术与系统研究[D];浙江大学;2010年

3 左芬;同步移相干涉测量的抗振技术研究[D];南京理工大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 王宇飞;激光波面径向剪切干涉技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2015年

2 卫韦;激光波面径向剪切干涉图处理技术研究[D];西安工业大学;2014年

3 兰明强;基于波面拟合法面形偏差检测技术研究[D];福建师范大学;2013年

4 丁世涛;径向剪切干涉波前检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

5 舒礼邦;径向剪切干涉测试技术研究[D];南京理工大学;2012年

6 解来运;基于径向剪切干涉波前检测技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

7 何贵明;环式径向剪切干涉测量系统研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

8 姜卓偲;径向剪切干涉仪光学系统设计与研究[D];南京理工大学;2011年

9 金亚方;径向剪切干涉波面重构算法研究[D];南京理工大学;2011年

10 葛锦蔓;干涉法测量膜厚方法及干涉图处理技术研究[D];西安工业大学;2010年

本文编号：2869621