【摘要】：旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面光學(xué)元件,有校正像差、改善像質(zhì)、優(yōu)化光路結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用到各種光學(xué)系統(tǒng)中,但其較高的面形自由度,給檢測(cè)帶來(lái)較大困難。利用軸上掃描的光干涉法測(cè)量非球面,干涉儀出射不同曲率半徑的標(biāo)準(zhǔn)球面波與非球面相切,在切點(diǎn)附近產(chǎn)生條紋密度稀疏的環(huán)形干涉條紋。本文在此基礎(chǔ)上對(duì)非球面進(jìn)行孔徑劃分,通過(guò)相位連接技術(shù)連接各子孔徑頂點(diǎn)和零位位置,在物面坐標(biāo)系重建非球面三維形貌。主要研究?jī)?nèi)容有:針對(duì)非球面的設(shè)計(jì)公式,對(duì)非球面進(jìn)行特征屬性分析,研究利用軸向掃描的光干涉法測(cè)量非球面的各種影響因素,并據(jù)此規(guī)劃非球面掃描路徑,劃定子孔徑范圍。搭建斐索干涉測(cè)量模型,通過(guò)光線追跡、擬合、逆追跡、再次追跡消除畸變效應(yīng)對(duì)干涉光路追跡效果的影響,實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試光線與光軸夾角的標(biāo)定,獲得參考光路與測(cè)試光路的光程差,驅(qū)動(dòng)非球面軸向移動(dòng)完成移相和非球面掃描過(guò)程。利用相位連接算法對(duì)非球面進(jìn)行測(cè)量,采用大行程和高精度位移相結(jié)合的非球面軸向移動(dòng)方案;設(shè)計(jì)四維調(diào)整架,調(diào)整非球面軸上移動(dòng)姿態(tài);提取干涉波前,去除裝調(diào)誤差,獲取干涉零位,利用相位連接算法恢復(fù)非球面面形并與輪廓儀掃描結(jié)果比對(duì),測(cè)量結(jié)果基本一致,RMS差值在1/30λ左右(λ=632.8nm)。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TH74
【圖文】：

在非球面檢測(cè)方法中，常見(jiàn)的有非干涉法和干涉法。目前在國(guó)內(nèi)比較常用的非干涉逡逑法主要是面型輪廓法，英國(guó)的Ｔａｙｌｏｒ邋Ｈｏｂｓｏｎ公司制造的ＰＧＩ系列掃描探針輪廓儀是較逡逑早出現(xiàn)的接觸式測(cè)量?jī)x器，圖１．１為掃描探針輪廓儀裝置圖。近些年來(lái)隨著產(chǎn)品的發(fā)展，逡逑ＰＧＩ系列輪廓儀能對(duì)多種面形的光學(xué)元件進(jìn)行檢測(cè)，包括自由曲面和有較大睹度的光學(xué)逡逑非球面，最大測(cè)量口徑為２００ｍｍ，且表面粗趟度分辨率可達(dá)０．２ｎｍＰｑ。但是接觸式的測(cè)逡逑量容易劃傷光學(xué)儀器的表面，而且一次測(cè)量只能進(jìn)斤單一方向的輪廓描繪，若要得到整逡逑體的面形信息，則需要進(jìn)行多次的掃描，耗費(fèi)較長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間，效率極低［２７］。逡逑與非干涉的接觸式測(cè)量相比，干涉測(cè)量法有著較高的測(cè)量精度、非接觸的測(cè)量更能逡逑有效的保護(hù)光學(xué)表面，而且能夠?qū)崿F(xiàn)全口徑的測(cè)量，因此干涉法測(cè)量己經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)逡逑用到高精度非球面的檢測(cè)中。光學(xué)非球面的干涉法測(cè)量主要包括零位干涉法和非零位干逡逑涉法。逡逑１．２．１零位檢測(cè)逡逑在干涉測(cè)量中，當(dāng)待測(cè)光學(xué)元件與參考波面完全匹配，光線經(jīng)過(guò)待測(cè)件反射后沿原逡逑路返回

Ｈ＇邋Ｊａｉ邐＾逡逑圖１．１邋Ｔａｙｌｏｒ邋Ｈｏｂｓｏｎ掃描探針輪廓儀逡逑在非球面檢測(cè)方法中，常見(jiàn)的有非干涉法和干涉法。目前在國(guó)內(nèi)比較常用的非干涉逡逑法主要是面型輪廓法，英國(guó)的Ｔａｙｌｏｒ邋Ｈｏｂｓｏｎ公司制造的ＰＧＩ系列掃描探針輪廓儀是較逡逑早出現(xiàn)的接觸式測(cè)量?jī)x器，圖１．１為掃描探針輪廓儀裝置圖。近些年來(lái)隨著產(chǎn)品的發(fā)展，逡逑ＰＧＩ系列輪廓儀能對(duì)多種面形的光學(xué)元件進(jìn)行檢測(cè)，包括自由曲面和有較大睹度的光學(xué)逡逑非球面，最大測(cè)量口徑為２００ｍｍ，且表面粗趟度分辨率可達(dá)０．２ｎｍＰｑ。但是接觸式的測(cè)逡逑量容易劃傷光學(xué)儀器的表面，而且一次測(cè)量只能進(jìn)斤單一方向的輪廓描繪，若要得到整逡逑體的面形信息，則需要進(jìn)行多次的掃描，耗費(fèi)較長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間，效率極低［２７］。逡逑與非干涉的接觸式測(cè)量相比

圖１．３邋Ｏｆｆｈｅｒ補(bǔ)償鏡示意圖逡逑

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本文編號(hào)：2775940