大口径凸抛物面的检测技术研究

发布时间：2017-08-15 22:05

  本文关键词：大口径凸抛物面的检测技术研究

  更多相关文章： 凸非球面 非球面样板 干涉测量 计算全息 ZEMAX

【摘要】：光学产品的应用越来越广泛,小到我们日常生活中必不可少的眼镜、手机、照相机、摄像机等,大到天文学等高科技技术领域。近年来大口径光学系统得到了开发和研制,突显出了非球面光学元件的优势,在合适的位置添加非球面光学元件,不仅可以很好的改善系统性能,还可以使系统轻量化、小型化等。凸非球面广泛应用于反射系统,众所周知,凸非球面比较难检,虽然目前国内外有几种可行的检测方法,但是每种方法都有比较明显的局限性,随着凸非球面反射镜的口径进一步增大,这些方法就不再实用和合适了。本文充分调研了大口径凸非球面的检测方法,进行了详细的对比分析,并结合目前国内加工以及检测技术水平,以凸抛物面作为实验件,确定了非球面样板法检测凸抛物面反射镜的方案,介绍了该方法的检测原理和检测光路。非球面样板法测量凸抛物面属于零位干涉测量,样板凸面作为照明系统必不可少的部分,对它的面形精度要求不是很高,样板凹面作为参考面,从样板出射的波前必须和被测凸非球面反射镜的理论形状一致,这也是设计样板时最为重要的原则。非球面样板的设计和优化均是在ZEMAX中完成的,从设计结果可以看出,样板两面均是非球面,口径略大于被测面,非球面样板法检测凸抛物面实验系统中最关键的是非球面样板的设计和制作,为了保证和提高实验精度,采用计算全息来标定非球面样板及整个系统,反射型标校全息也是基于ZEMAX软件设计的,得到设计参数后,在MATLAB软件中编译了求解标校全息加工工艺参数的程序,得到了用于指导加工的工艺参数。为了方便以后的设计,编译了反射型标校全息专用设计软件。本文搭建了利用计算全息标校实验系统误差实验平台,搭建了利用非球面样板检测凸抛物面的实验平台,实验很好的验证了非球面样板法的可行性及可靠性。最后详细分析了实验中的误差,包括非球面样板误差、CGH误差和调整误差。
【关键词】：凸非球面 非球面样板 干涉测量 计算全息 ZEMAX
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（光电技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH74
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 国外研究现状10-13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.3 论文主要研究内容15-17
• 第二章 大口径凸非球面的检测方法17-25
• 2.1 非球面的重要性质17-19
• 2.1.1 非球面定义17-18
• 2.1.2 纵向法线象差18
• 2.1.3 非球面度18-19
• 2.2 大口径凸非球面检测技术19-22
• 2.2.1 无像差点法20
• 2.2.2 光学补偿法20-21
• 2.2.3 计算全息法21-22
• 2.2.4 子孔径拼接法22
• 2.3 课题凸抛物面检测方法的选定22-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第三章 非球面样板法25-31
• 3.1 检测光路与原理25-26
• 3.2 非球面样板的设计26-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 用计算全息法标定实验系统误差31-43
• 4.1 计算全息（CGH）的几个重要参数31-36
• 4.1.1 衍射效率31-32
• 4.1.2 衍射级次与占宽比32-34
• 4.1.3 刻蚀深度34-35
• 4.1.4 相位函数35-36
• 4.2 标校原理36
• 4.3 标校全息的设计36-41
• 4.4 标校全息的制作41-42
• 4.5 本章小结42-43
• 第五章 误差分析及实验43-55
• 5.1 误差分析43-49
• 5.1.1 非球面样板误差43-44
• 5.1.2 标校CGH误差44-47
• 5.1.3 调整误差47-49
• 5.1.4 其它误差49
• 5.2 实验49-53
• 5.2.1 计算全息标校实验系统误差实验49-52
• 5.2.2 凸抛物面检测实验52-53
• 5.3 本章小结53-55
• 第六章 全文总结及研究展望55-58
• 6.1 论文取得的主要成果55-56
• 6.2 论文主要创新点56-57
• 6.3 研究展望57-58
• 参考文献58-62
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果62

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本文编号：680082