本文關(guān)鍵詞：激光差動共焦干涉元件參數(shù)測量方法與技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 差動共焦 移相干涉 面形 曲率半徑 波前畸變 焦距 不確定度評定

【摘要】：球面元件由于其優(yōu)異的加工性能,在激光核聚變系統(tǒng)、極紫外光刻機、新一代球形慣性儀表等高端系統(tǒng)中仍被廣泛應(yīng)用。但球面元件的檢測精度已成為提高球面元件加工精度與質(zhì)量的技術(shù)瓶頸。因此,研究如何改善球面元件測量精度的方法與技術(shù)對于提高球面元件制造精度以及激光核聚變系統(tǒng)、極紫外光刻機、新一代球形慣性儀表等高端系統(tǒng)的整體性能具有極其重要的研究價值。本論文在國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項“激光差動共焦掃描成像與檢測儀器開發(fā)及其應(yīng)用研究”(編號:2011YQ040136)和國家自然科學(xué)基金儀器�？铐椖俊凹す獠顒庸步垢缮嬖鄥�(shù)綜合測量儀器研制”(編號:61327010)的資助下,開展了針對球面元件參數(shù)高精度測量的激光差動共焦干涉元件參數(shù)綜合測量方法與技術(shù)研究,論文主要完成的創(chuàng)新性工作如下:建立了激光差動共焦干涉測量系統(tǒng)的點擴展函數(shù)和傳遞函數(shù)理論分析模型,分析了激光差動共焦測量與干涉測量光路的耦合影響因素、像差影響因素、定焦靈敏度影響因素等,為激光差動共焦干涉測量光路及系統(tǒng)的設(shè)計與構(gòu)建提供了理論指導(dǎo);提出了基于激光差動共焦定焦的差動共焦透鏡焦距測量方法,其利用差動共焦定焦原理配合輔助標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡實現(xiàn)了對透鏡焦點和頂點的精確定位,再采用測長激光干涉儀精確測得焦點和頂點之間的距離,從而實現(xiàn)了透鏡焦距的高精度測量,焦距測量相對擴展不確定度達(dá)10ppm;提出了一種利用移相干涉面形和波前畸變測量來補償矯正差動共焦曲率半徑和透鏡焦距測量結(jié)果的方法,該方法利用建立的差動共焦曲率半徑和透鏡焦距測量傳遞函數(shù)模型,補償了由測量系統(tǒng)波像差、標(biāo)準(zhǔn)鏡波像差和被測件表面面形或波前畸變引入的測量誤差,達(dá)到亞微米量級的補償精度;參與研制成功了首臺激光差動共焦干涉元件多參數(shù)綜合測量系統(tǒng),基于該系統(tǒng)開展了球面面形、球面曲率半徑、透鏡波前畸變和透鏡焦距的測量研究,驗證了移相干涉測量系統(tǒng)與差動共焦測量系統(tǒng)兼容的可行性,系統(tǒng)曲率半徑和透鏡焦距測量相對擴展不確定度均可達(dá)到10ppm。
【關(guān)鍵詞】：差動共焦 移相干涉 面形 曲率半徑 波前畸變 焦距 不確定度評定
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH744.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-28
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 元件參數(shù)高精度測量方法及儀器的研究現(xiàn)狀13-20
• 1.3 發(fā)展趨勢及論文研究目的20-26
• 1.3.1 激光差動共焦元件參數(shù)測量新方法20-25
• 1.3.2 多參數(shù)綜合測量儀器25-26
• 1.3.3 論文研究目的26
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容26-28
• 第2章 激光差動共焦干涉元件參數(shù)測量原理28-57
• 2.1 引言28
• 2.2 激光差動共焦干涉元件參數(shù)測量原理28-29
• 2.3 激光差動共焦測量系統(tǒng)三維點擴散函數(shù)定焦模型及關(guān)鍵參數(shù)影響29-37
• 2.3.1 測量系統(tǒng)三維點擴散函數(shù)定焦模型30-33
• 2.3.2 定焦靈敏度及點探測器最佳離焦量33-36
• 2.3.3 點探測器針孔的最佳尺度選擇36-37
• 2.4 激光差動共焦測量系統(tǒng)傳遞函數(shù)及像差對定焦的影響37-47
• 2.4.1 激光差動共焦測量系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型38-40
• 2.4.2 無像差系統(tǒng)的定焦模型分析40-43
• 2.4.3 波像差對差動共焦定焦性能的影響43-47
• 2.4.4 移相干涉測量模塊對差動共焦測量模塊的影響分析47
• 2.5 移相干涉測量模塊47-55
• 2.5.1 移相干涉測量功能實現(xiàn)47-48
• 2.5.2 相位提取算法48-50
• 2.5.3 相位解包裹算法50-52
• 2.5.4 Zernike多項式波面擬合算法52-54
• 2.5.5 差動共焦測量模塊對移相干涉測量模塊的影響分析54-55
• 2.6 本章小結(jié)55-57
• 第3章 激光差動共焦干涉元件參數(shù)高精度測量方法57-81
• 3.1 引言57
• 3.2 激光差動共焦干涉球面面形及曲率半徑的高精度測量方法57-67
• 3.2.1 移相干涉球面面形高精度測量58-59
• 3.2.2 激光差動共焦曲率半徑高精度測量59-60
• 3.2.3 系統(tǒng)像差和球面面形對曲率半徑測量的影響及矯正60-67
• 3.3 激光差動共焦干涉透鏡波前畸變及焦距的高精度測量方法67-79
• 3.3.1 移相干涉透鏡波前畸變高精度測量68-69
• 3.3.2 激光差動共焦透鏡焦距高精度測量69-70
• 3.3.3 系統(tǒng)像差和透鏡波前畸變對透鏡焦距測量的影響及矯正70-79
• 3.4 本章小結(jié)79-81
• 第4章 激光差動共焦干涉元件參數(shù)綜合測量系統(tǒng)的構(gòu)建81-105
• 4.1 引言81
• 4.2 測量系統(tǒng)構(gòu)成及工作方式81-87
• 4.2.1 測量系統(tǒng)構(gòu)成81-83
• 4.2.2 測量系統(tǒng)研制83-84
• 4.2.3 測量系統(tǒng)軟件84-87
• 4.3 測量系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)鏡的波像差標(biāo)定87-90
• 4.3.1 測量系統(tǒng)波像差W1(ξ,η)的標(biāo)定88-89
• 4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)鏡波像差W2(ξ,η)的標(biāo)定89-90
• 4.4 激光差動共焦干涉元件參數(shù)測量的誤差源分析90-104
• 4.4.1 移相干涉球面面形測量誤差源90-93
• 4.4.2 激光差動共焦曲率半徑測量誤差源93-99
• 4.4.3 移相干涉透鏡波前畸變測量誤差源99-101
• 4.4.4 激光差動共焦透鏡焦距測量誤差源101-104
• 4.5 本章小結(jié)104-105
• 第5章 系統(tǒng)性能與元件參數(shù)測量實驗分析105-133
• 5.1 引言105
• 5.2 測量系統(tǒng)差動共焦定焦性能及移相干涉測量性能測試105-109
• 5.2.1 測量系統(tǒng)差動共焦定焦性能測試105-107
• 5.2.2 測量系統(tǒng)移相干涉測量模塊性能測試107-109
• 5.3 球面面形和曲率半徑測量實驗及不確定度評定109-120
• 5.3.1 凹球面面形和曲率半徑測量實驗109-115
• 5.3.2 凸球面面形和曲率半徑測量實驗115-120
• 5.4 透鏡波前畸變和焦距測量實驗及不確定度評定120-131
• 5.4.1 正透鏡波前畸變和焦距測量實驗121-126
• 5.4.2 負(fù)透鏡波前畸變和焦距測量實驗126-131
• 5.5 本章小結(jié)131-133
• 第6章 結(jié)論和展望133-136
• 6.1 工作總結(jié)133-134
• 6.2 創(chuàng)新點134
• 6.3 展望134-136
• 參考文獻(xiàn)136-143
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文143-144
• 攻讀博士學(xué)位期間授權(quán)的發(fā)明專利144-145
• 攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項目及獲得的獎勵145-146
• 致謝146-147
• 作者簡介147

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：605657