隨著光電探測、圖像處理、精密機械以及計算機等技術(shù)的進步,近代光學(xué)測試技術(shù)已經(jīng)得到了長足的發(fā)展。在對精密光學(xué)元件及光學(xué)系統(tǒng)進行檢測中,干涉儀是目前較為有效的高精度檢測手段。動態(tài)干涉儀能夠在同一時刻采集多幅干涉圖重構(gòu)出被測波面的面形,實現(xiàn)高精度測量,同時動態(tài)干涉儀的抗振動能力強,可以消除大氣湍流和環(huán)境擾動對檢測的影響。動態(tài)干涉儀經(jīng)過多年的研究已成為近年來光學(xué)測量領(lǐng)域中的研究熱點之一。本論文研究了數(shù)字波面動態(tài)干涉技術(shù),對其關(guān)鍵技術(shù)進行了研究與分析。為準確方便獲取四個與相位相關(guān)的光強參量,本文采用了瓊斯矩陣,分析了基于SLM的數(shù)字波面動態(tài)干涉測試原理及實現(xiàn)方法。據(jù)此,提出了一套完整的基于SLM的數(shù)字波面動態(tài)干涉裝置的技術(shù)方案,具體編寫了相關(guān)算法,在對平面光學(xué)元件的動態(tài)測試進行了仿真分析的基礎(chǔ)上,進一步研究了球面光學(xué)元件動態(tài)干涉測試SLM位相調(diào)制特性與非球面光學(xué)元件的測試原理。由于液晶空間調(diào)制器中液晶背板的空間不均勻性,入射波前引入了像差項,校正此像差對于提高液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制精度至關(guān)重要。本文提出了一種測量液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性的方法,利用斐索干涉儀對液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制精... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光柵分光偏振移相光路示意圖

42001年，4D公司基于全息元件分光研究了一種泰曼型動態(tài)干涉儀，如圖1.4所示。該干涉儀利用全息分光器件（HOE）將入射光分成不同位置的四束獨立光束，再探測器前放置位相掩模板和線偏振片，即可同時接收到四幅移相干涉圖。該方法可以使用誤差補償算法，從而更有效地利用探測器的幾何空間[28]。移相陣列和探測器的像素相對應(yīng)移相單元探測器模板偏振干涉儀圖1.5利用微偏振移相陣列實現(xiàn)同步移相2004年，J.E.Millerd等人提出通過利用微偏振移相陣列代替原有的全息分光器件實現(xiàn)移相，如圖1.5所示。此系統(tǒng)中，正交偏振的兩束光通過一個微偏振移相陣列，該陣列的二維點陣孔與CCD上的像素一一對應(yīng)，每個檢偏器都針對對應(yīng)像素做了不同程度的旋轉(zhuǎn)，微偏振陣列向每個像素的參考波前與被測波前之間引入相位差，計算即可實現(xiàn)波面復(fù)原[29]。該方法可在任何光源下運行（包括白光），但仍存在相位掩膜板制作成本高、系統(tǒng)價格高昂等問題。CCD2CCD3CCD1XCube光學(xué)系統(tǒng)空間濾波器準直物鏡參考鏡測試鏡偏振光學(xué)元件圖1.6ESDI公司的菲索型同步移相干涉儀光路圖2004年，ESDI公司的Szwaykowski等人研究了一款菲索型同步移相干涉儀。該干涉儀利用沃拉斯頓棱鏡雙折射來實現(xiàn)分光，入射光經(jīng)沃拉斯頓棱鏡被分為相互正交且有一定夾角的兩束線偏振光，即參考光與測量光。改變參考鏡與測試鏡之間的俯仰傾斜，可以使參考光和測量光能夠通過物鏡后方的空間濾波器。X-Cube棱鏡將正交偏振光分成三束，通過控制偏振光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)角度，使每對光束之間產(chǎn)生不同的相移量，最后形成三幅移相干涉圖并由三個CCD同步采集[30-31]。2005年，北京理工大學(xué)的YiWang等人基于偏振分光和波片移相，研究了一種同步移相干涉儀，并將該干涉儀應(yīng)用于晶體生長期間折射

5南京理工大學(xué)的左芬等人基于泰曼型偏振干涉儀，研究了同步移相干涉測量技術(shù)，并利用光柵分光實現(xiàn)了同步移相干涉測量[34]。圖1.7微位相延遲器掩模的CCD日本學(xué)者S.Yoneyama等人提出將微位相延遲器應(yīng)用于光學(xué)材料的內(nèi)部應(yīng)力測量，如圖1.7所示。該方案中微位相延遲器陣列與CCD的每個像素在空間上一一對應(yīng)，其中每四個像素為一個測量點。該陣列具有四個不同的主軸方向，通過向微位相延遲器依次分別引入90°相位差，實現(xiàn)對內(nèi)部應(yīng)力的同步移相干涉測量[35]。圖1.8基于液晶空間光調(diào)制器的同步移相共光路干涉儀2013年，哈爾濱工程大學(xué)的郝本功等人基于液晶空間光調(diào)制器，研究了一種同步移相共光路干涉儀，如圖1.8所示。激光器發(fā)出的光經(jīng)準直擴束系統(tǒng)后，入射到一個三窗口矩形光闌上，測量面被放置在中間窗口的前方，從中間窗口出射的光為測量光，兩側(cè)窗口出射的光為參考光。其中向液晶空間光調(diào)制器加載的光柵為透鏡L1與L2構(gòu)成的4f系統(tǒng)頻譜面上的濾波器。光柵將入射光分為多級衍射光，呈現(xiàn)在輸出面上。通過對矩形光闌窗口大小及光柵周期等參數(shù)的改變，可以在輸出面上獲得三幅移相干涉圖[36]。2014年，北京理工大學(xué)的朱秋東等人提出了一種可調(diào)擴展光源的同軸斐索型同步移相干涉儀，實現(xiàn)動態(tài)干涉測量[37]。2015年，張志剛等人基于馬赫-澤德干涉儀以及微偏振陣列，研究了一種同步移相系統(tǒng)，該系統(tǒng)對光學(xué)渦旋實現(xiàn)了實時檢測[38]。2016年，天津大學(xué)的蔡懷宇等人研究了一種空間移相干涉系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用邁克爾遜結(jié)構(gòu)分光，利用偏振方向分別為0°和45°的偏振片作為移相元件，兩幅移相干涉


本文編號：3512322