隨著光電探測(cè)、圖像處理、精密機(jī)械以及計(jì)算機(jī)等技術(shù)的進(jìn)步,近代光學(xué)測(cè)試技術(shù)已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。在對(duì)精密光學(xué)元件及光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)中,干涉儀是目前較為有效的高精度檢測(cè)手段。動(dòng)態(tài)干涉儀能夠在同一時(shí)刻采集多幅干涉圖重構(gòu)出被測(cè)波面的面形,實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量,同時(shí)動(dòng)態(tài)干涉儀的抗振動(dòng)能力強(qiáng),可以消除大氣湍流和環(huán)境擾動(dòng)對(duì)檢測(cè)的影響。動(dòng)態(tài)干涉儀經(jīng)過多年的研究已成為近年來光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一。本論文研究了數(shù)字波面動(dòng)態(tài)干涉技術(shù),對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究與分析。為準(zhǔn)確方便獲取四個(gè)與相位相關(guān)的光強(qiáng)參量,本文采用了瓊斯矩陣,分析了基于SLM的數(shù)字波面動(dòng)態(tài)干涉測(cè)試原理及實(shí)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(dòng)態(tài)干涉裝置的技術(shù)方案,具體編寫了相關(guān)算法,在對(duì)平面光學(xué)元件的動(dòng)態(tài)測(cè)試進(jìn)行了仿真分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了球面光學(xué)元件動(dòng)態(tài)干涉測(cè)試SLM位相調(diào)制特性與非球面光學(xué)元件的測(cè)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(xiàng),校正此像差對(duì)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(cè)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(duì)液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制精... 

【文章來源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)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(dòng)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(dú)立光束，再探測(cè)器前放置位相掩模板和線偏振片，即可同時(shí)接收到四幅移相干涉圖。該方法可以使用誤差補(bǔ)償算法，從而更有效地利用探測(cè)器的幾何空間[28]。移相陣列和探測(cè)器的像素相對(duì)應(yīng)移相單元探測(cè)器模板偏振干涉儀圖1.5利用微偏振移相陣列實(shí)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(shí)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(gè)微偏振移相陣列，該陣列的二維點(diǎn)陣孔與CCD上的像素一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)檢偏器都針對(duì)對(duì)應(yīng)像素做了不同程度的旋轉(zhuǎn)，微偏振陣列向每個(gè)像素的參考波前與被測(cè)波前之間引入相位差，計(jì)算即可實(shí)現(xiàn)波面復(fù)原[29]。該方法可在任何光源下運(yùn)行（包括白光），但仍存在相位掩膜板制作成本高、系統(tǒng)價(jià)格高昂等問題。CCD2CCD3CCD1XCube光學(xué)系統(tǒng)空間濾波器準(zhǔn)直物鏡參考鏡測(cè)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(shí)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(cè)量光。改變參考鏡與測(cè)試鏡之間的俯仰傾斜，可以使參考光和測(cè)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(duì)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(gè)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(zhǎng)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(cè)量技術(shù)，并利用光柵分光實(shí)現(xiàn)了同步移相干涉測(cè)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(cè)量，如圖1.7所示。該方案中微位相延遲器陣列與CCD的每個(gè)像素在空間上一一對(duì)應(yīng)，其中每四個(gè)像素為一個(gè)測(cè)量點(diǎn)。該陣列具有四個(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部應(yīng)力的同步移相干涉測(cè)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(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)后，入射到一個(gè)三窗口矩形光闌上，測(cè)量面被放置在中間窗口的前方，從中間窗口出射的光為測(cè)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(jí)衍射光，呈現(xiàn)在輸出面上。通過對(duì)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(kuò)展光源的同軸斐索型同步移相干涉儀，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)干涉測(cè)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(duì)光學(xué)渦旋實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)[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


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