光学元件表面微观形貌的光学散射特性研究

发布时间：2020-04-11 07:04

【摘要】：随着激光技术的迅速发展,对光学系统中光学元件质量要求越来越高。当激光照射到光学元件表面时,其表面粗糙度对光束的散射损耗随照射光强度的增强呈指数增长,严重影响光束的能量集中度,同时会降低视场范围内的成像对比度,光学元件表面微观形貌引起的光散射损耗特性受到越来越多的关注。基于光散射的双向反射分布函数(BRDF)检测方法是一种便捷、精确的表面微观形貌的无损检测方法。通过对散射光信号的采集、分析与处理,探索光学元件表面微观形貌与光学散射特性之间的变化规律,该方法为建立更全面的表面微观形貌的散射法的理论体系奠定了基础。本文从以下几个方面对光学元件表面微观形貌的散射特性进行了研究:首先分析了表面微观形貌的常用统计参数,研究了粗糙表面散射特性的近似研究方法,分析其适用条件,确定适用于本课题的理论研究方法。其次基于双向反射分布函数以及偏振双向反射分布函数,建立光学元件表面微观形貌的散射分布模型,利用Matlab软件仿真并研究了表面粗糙度、相关长度、入射波长、入射角度等不同因素对非偏振散射特性的影响;同时研究相同条件下,入射角度和散射方位角对偏振散射特性的影响。最后搭建了实验装置,对一系列已知粗糙度的K9玻璃进行双向反射分布函数散射检测,并与仿真实验结果进行了对比分析。将实验测量数据进行反演计算获得被测样件的功率谱密度(PSD)分布,与利用CCI 2000测量得到的PSD进行对比。实验结果验证了理论分析、仿真模型的正确性和可行性,为进一步研究更复杂的微观形貌的光学散射特性提供了理论支撑。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH74

【参考文献】

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本文编号：2623293