相移干涉仪仿真分析及模块化设计研究

发布时间：2020-04-06 08:46

【摘要】：相移干涉仪是基于四步移相法的光学测量仪器,随着几十年的发展,即将被列入新的平面度计量标准中,本文以相移干涉仪为基础,设计了针对精密光学元件的平面度计量测试系统。该系统代替了传统平晶计量中所使用的等倾干涉仪及等厚干涉仪,在提高采样精度的同时保持了原有的采样指标,保证了计量的通用性及先进性。在该计量型相移干涉仪的设计过程中,引入了模块化的设计方法,将干涉系统的软、硬件分别按照功能进行划分,每个模块对应特定的工作要求。在整个系统中,本文主要研究了硬件部分的测试模块及软件部分的图像处理模块,通过原有的计量标准计算得到待测元件的平面度数据,证明移相干涉与传统的计量方法的兼容性。本文使用光学建模软件完成了对计量型相移干涉仪中部分模块的仿真和分析,按照干涉仪的基本参数建立光路模型、选择指定相干光进行追迹和测试、讨论系统内部的散射光分布情况。通过镜头参数对变倍模块进行建模,分析分光模块中棱镜膜层反射率对成像的影响,对比对点模块的热点与散射光之间的关系,证明了测试模块的可行性。在使用计量干涉仪进行标准平晶和研磨面平尺的平面度测试后,在移相干涉的条件下计算各元件的平面度。使用三面互检的绝对检验方法测试标准平晶,对比直接测量与干涉仪内置程序的测试结果,得到了拟合良好的测试结论;对研磨面平尺使用倾斜测量和图像拼接测量两种测试办法,图像拼接法测试得到研磨面平尺的平面度为0.301μm,倾斜测量法得到研磨面平尺的平面度为0.379μm,对比两种测量结果可知数据偏差较小,该研磨面平尺满足计量要求。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH744.3

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本文编号：2616285