基于数字全息术的光学元件表面疵病三维形貌测量技术研究
发布时间：2021-05-14 15:10
在高功率激光装置中,光学元件的表面质量对装置的输出性能和安全运行至关重要,由于元件表面疵病的不同形态结构与分布情况对光场起到的调制作用不同,因此有必要进行表面疵病三维形貌结构的全场定量检测技术研究。本论文以此为核心研究内容,在数字全息术的基础上,对像面数字全息术和合成孔径数字全息术应用于疵病检测的关键技术进行了研究。论文的主要研究工作及成果如下:1.理论分析了菲涅耳数字全息术、无透镜傅里叶变换数字全息术、预放大菲涅耳数字全息术和像面数字全息术等四类数字全息显微术的记录原理和记录条件,并结合相关实验比较了预放大菲涅耳数字全息术和像面数字全息术的再现像分辨率,得出了相同物距条件下像面数字全息术分辨率更高的结论。2.设计了基于像面数字全息术的光学元件表面疵病三维形貌检测系统。理论分析了会降低系统测量精度的几类因素,提出了相应的改善方法:采用频谱滤波的方法消除了再现光场中的零级像和共轭像对再现像的干扰;通过对全息图频谱的移频操作修正了由参考光偏置引入的线性相位因子;给出了再现像平面分辨率的精确定标方法;通过记录无测量物体时的数字全息图校正了由系统误差造成的波前相位畸变。通过实验检验了系统的测量...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 光学元件表面疵病检测研究概述
1.1.1 表面疵病三维形貌测量的研究意义
1.1.2 表面疵病分布情况检测的研究意义
1.1.3 表面疵病检测的研究现状
1.2 数字全息术概述
1.2.1 数字全息术的发展历程
1.2.2 数字全息术的特点
1.2.3 数字全息术的研究现状
1.2.4 数字全息术在疵病检测中的研究动态
1.3 本论文主要工作
第二章 数字全息术的相关理论
2.1 数字全息术的基本理论
2.1.1 光学全息术的波前记录与再现
2.1.2 数字全息术的波前记录与再现
2.2 数字全息术的记录方法
2.2.1 菲涅耳数字全息术
2.2.2 无透镜傅里叶变换数字全息术
2.2.3 预放大菲涅耳数字全息术与像面数字全息术
2.3 数字全息术的再现算法
2.3.1 菲涅耳变换法
2.3.2 卷积法
2.3.3 角谱法
2.4 数字全息术再现像分辨率的分析与比较
第三章 表面疵病三维形貌高精度测量技术研究
3.1 数字全息术三维形貌测量原理
3.2 像面数字全息术疵病检测系统设计
3.2.1 记录光路设计
3.2.2 再现程序设计
3.3 系统精度的改善方法研究
3.3.1 再现像分辨率的标定与提高方法
3.3.2 零级像与共轭像的消除方法
3.3.3 系统噪声误差的校正方法
3.3.4 再现像平面分辨率的标定方法
3.4 系统精度的考核与验证
3.5 工程光学元件的疵病检测
3.5.1 光学元件的单一表面疵病检测
3.5.2 光学元件的前后表面疵病同步检测
第四章 表面疵病检测横向视场拓展技术研究
4.1 合成孔径数字全息图的记录与拼接
4.2 合成孔径数字全息图离焦像差校正
4.2.1 离焦像差产生原因
4.2.2 离焦像差校正方法及实验验证
4.3 合成孔径数字全息再现相位像拼接
4.3.1 再现相位像拼接技术
4.3.2 再现相位像拼接实验
第五章 总结与展望
5.1 论文的工作内容及研究成果
5.2 论文的创新点
5.3 展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士期间发表论文情况
攻读硕士期间参加会议情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学元件表面缺陷散射光成像数值模拟研究[J]. 王世通,杨甬英,赵丽敏,柴惠婷,刘东,白剑,沈亦兵. 中国激光. 2015(07)
[2]Alignment methods for micron-scale surface defects automatic evaluation of large-aperture fine optics[J]. 曹频,杨甬英,李晨,柴惠婷,李阳,谢世斌,刘东. Chinese Optics Letters. 2015(04)
[3]光学元件表面缺陷相对位置分布对近场光束质量的影响[J]. 尤科伟,张艳丽,张雪洁,张军勇,朱健强. 中国激光. 2015(03)
[4]划痕型缺陷对光场质量的影响[J]. 任寰,姜宏振,刘旭,刘勇,杨一,陈波,郑万国,朱日宏. 强激光与粒子束. 2014(09)
[5]像面数字全息显微系统的成像分辨率及成像特点[J]. 宋修法,廖薇,于梦杰,刘飞飞,王华英. 光电子.激光. 2014(05)
[6]基于双波长数字全息术的微光学元件折射率分布及面形测量[J]. 邓丽军,杨勇,石炳川,马忠洪,盖琦,翟宏琛. 光学学报. 2014(03)
[7]太赫兹数字全息术的研发与应用[J]. 郑显华,王新柯,孙文峰,冯胜飞,叶佳声,张岩. 中国激光. 2014(02)
[8]利用双波长数字全息术测量微小物体表面形貌[J]. 寇云莉,李恩普,邸江磊,张颜艳,李敏茹,赵建林. 中国激光. 2014(02)
[9]太赫兹Gabor同轴数字全息记录距离实验研究[J]. 李琦,胡佳琦. 中国激光. 2014(02)
[10]基于数字全息显微断层成像的光纤折射率三维定量测量[J]. 苏玲珑,马利红,王辉,李勇. 中国激光. 2013(10)
本文编号：3185866
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 光学元件表面疵病检测研究概述
1.1.1 表面疵病三维形貌测量的研究意义
1.1.2 表面疵病分布情况检测的研究意义
1.1.3 表面疵病检测的研究现状
1.2 数字全息术概述
1.2.1 数字全息术的发展历程
1.2.2 数字全息术的特点
1.2.3 数字全息术的研究现状
1.2.4 数字全息术在疵病检测中的研究动态
1.3 本论文主要工作
第二章 数字全息术的相关理论
2.1 数字全息术的基本理论
2.1.1 光学全息术的波前记录与再现
2.1.2 数字全息术的波前记录与再现
2.2 数字全息术的记录方法
2.2.1 菲涅耳数字全息术
2.2.2 无透镜傅里叶变换数字全息术
2.2.3 预放大菲涅耳数字全息术与像面数字全息术
2.3 数字全息术的再现算法
2.3.1 菲涅耳变换法
2.3.2 卷积法
2.3.3 角谱法
2.4 数字全息术再现像分辨率的分析与比较
第三章 表面疵病三维形貌高精度测量技术研究
3.1 数字全息术三维形貌测量原理
3.2 像面数字全息术疵病检测系统设计
3.2.1 记录光路设计
3.2.2 再现程序设计
3.3 系统精度的改善方法研究
3.3.1 再现像分辨率的标定与提高方法
3.3.2 零级像与共轭像的消除方法
3.3.3 系统噪声误差的校正方法
3.3.4 再现像平面分辨率的标定方法
3.4 系统精度的考核与验证
3.5 工程光学元件的疵病检测
3.5.1 光学元件的单一表面疵病检测
3.5.2 光学元件的前后表面疵病同步检测
第四章 表面疵病检测横向视场拓展技术研究
4.1 合成孔径数字全息图的记录与拼接
4.2 合成孔径数字全息图离焦像差校正
4.2.1 离焦像差产生原因
4.2.2 离焦像差校正方法及实验验证
4.3 合成孔径数字全息再现相位像拼接
4.3.1 再现相位像拼接技术
4.3.2 再现相位像拼接实验
第五章 总结与展望
5.1 论文的工作内容及研究成果
5.2 论文的创新点
5.3 展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士期间发表论文情况
攻读硕士期间参加会议情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学元件表面缺陷散射光成像数值模拟研究[J]. 王世通,杨甬英,赵丽敏,柴惠婷,刘东,白剑,沈亦兵. 中国激光. 2015(07)
[2]Alignment methods for micron-scale surface defects automatic evaluation of large-aperture fine optics[J]. 曹频,杨甬英,李晨,柴惠婷,李阳,谢世斌,刘东. Chinese Optics Letters. 2015(04)
[3]光学元件表面缺陷相对位置分布对近场光束质量的影响[J]. 尤科伟,张艳丽,张雪洁,张军勇,朱健强. 中国激光. 2015(03)
[4]划痕型缺陷对光场质量的影响[J]. 任寰,姜宏振,刘旭,刘勇,杨一,陈波,郑万国,朱日宏. 强激光与粒子束. 2014(09)
[5]像面数字全息显微系统的成像分辨率及成像特点[J]. 宋修法,廖薇,于梦杰,刘飞飞,王华英. 光电子.激光. 2014(05)
[6]基于双波长数字全息术的微光学元件折射率分布及面形测量[J]. 邓丽军,杨勇,石炳川,马忠洪,盖琦,翟宏琛. 光学学报. 2014(03)
[7]太赫兹数字全息术的研发与应用[J]. 郑显华,王新柯,孙文峰,冯胜飞,叶佳声,张岩. 中国激光. 2014(02)
[8]利用双波长数字全息术测量微小物体表面形貌[J]. 寇云莉,李恩普,邸江磊,张颜艳,李敏茹,赵建林. 中国激光. 2014(02)
[9]太赫兹Gabor同轴数字全息记录距离实验研究[J]. 李琦,胡佳琦. 中国激光. 2014(02)
[10]基于数字全息显微断层成像的光纤折射率三维定量测量[J]. 苏玲珑,马利红,王辉,李勇. 中国激光. 2013(10)
本文编号：3185866
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