發(fā)布時(shí)間：2023-02-19 10:38

　　光學(xué)波前檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)、天文、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域扮演著重要的角色。傳統(tǒng)泰曼格林和斐索干涉系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍和靈敏度為固定值,針對(duì)不同待測(cè)對(duì)象不能動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié),且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜對(duì)環(huán)境干擾敏感,不適合于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè);夏克-哈特曼傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)態(tài)范圍大,但是橫向分辨率很低;點(diǎn)衍射干涉儀、三波前橫向剪切干涉儀和交叉光柵橫向剪切干涉儀都存在針孔或級(jí)次選擇窗口對(duì)準(zhǔn)困難的問(wèn)題;改進(jìn)哈特曼模板橫向剪切干涉儀存在周期性Talbot效應(yīng),只能在特定位置才能得到高對(duì)比度干涉圖。基于光通量約束的隨機(jī)編碼混合光柵(Randomly Encoded Hybrid Grating,REHG)橫向剪切干涉系統(tǒng)無(wú)需級(jí)次選擇窗口,沒(méi)有周期性Talbot效應(yīng),具有抗干擾能力強(qiáng),動(dòng)態(tài)范圍大,結(jié)構(gòu)緊湊,剪切率連續(xù)可調(diào),分辨率高等特點(diǎn),在光學(xué)元件面形檢測(cè)、光學(xué)系統(tǒng)像差檢測(cè)以及定量相位成像等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文在課題組已有工作的基礎(chǔ)上,對(duì)REHG橫向剪切干涉系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理,以及剪切率、動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度和波前重構(gòu)精度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了討論,提出了基于剪切波前特征提取的剪切率標(biāo)定算法,應(yīng)用REHG橫向剪切干涉技術(shù)建立了非球面非零位通用化檢測(cè)...

【文章頁(yè)數(shù)】：151 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 波前檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用研究進(jìn)展
        1.2.1 夏克-哈特曼傳感器
        1.2.2 點(diǎn)衍射干涉儀
        1.2.3 三波前橫向剪切干涉儀
        1.2.4 交叉光柵橫向剪切干涉儀
        1.2.5 改進(jìn)哈特曼模板橫向剪切干涉儀
        1.2.6 隨機(jī)編碼混合光柵橫向剪切干涉儀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.3.1 本文主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
2 隨機(jī)編碼混合光柵橫向剪切干涉模型建立與剪切率標(biāo)定
    2.1 REHG設(shè)計(jì)及誤差分析
        2.1.1 數(shù)學(xué)模型
        2.1.2 夫瑯禾費(fèi)衍射級(jí)次分布
        2.1.3 干涉圖對(duì)比度分析
        2.1.4 光柵加工誤差分析
        2.1.5 光柵附加波像差消除
    2.2 REHG橫向剪切干涉波前重構(gòu)
        2.2.1 差分Zernike多項(xiàng)式擬合法
        2.2.2 基于最小二乘擬合的傅里葉變換法
    2.3 系統(tǒng)剪切率分析
        2.3.1 數(shù)學(xué)定義
        2.3.2 剪切率與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍和相對(duì)靈敏度關(guān)系
        2.3.3 剪切率對(duì)波前重構(gòu)精度的影響
    2.4 基于剪切波前特征提取的剪切率標(biāo)定算法
        2.4.1 原理
        2.4.2 仿真計(jì)算
    2.5 本章小結(jié)
3 基于REHG橫向剪切干涉的非球面非零位通用化檢測(cè)系統(tǒng)
    3.1 非球面主要參數(shù)定義
    3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    3.3 通用化檢測(cè)能力分析
        3.3.1 單PNL補(bǔ)償范圍
        3.3.2 非球面軸向位置容許范圍
    3.4 迭代逆向優(yōu)化回程誤差校正算法
    3.5 仿真分析
    3.6 系統(tǒng)誤差控制
        3.6.1 PNL位姿誤差控制
        3.6.2 非球面位姿誤差控制
        3.6.3 非球面軸向位置定位
    3.7 本章小結(jié)
4 基于REHG橫向剪切干涉的寬帶靈敏度增強(qiáng)定量相位成像系統(tǒng)
    4.1 基于REHG橫向剪切干涉的定量相位成像原理
    4.2 雙剪切寬帶靈敏度增強(qiáng)干涉顯微鏡
        4.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        4.2.2 剪切率組合優(yōu)化
        4.2.3 系統(tǒng)分辨率
    4.3 基于CUDA實(shí)時(shí)定量相位成像算法設(shè)計(jì)
        4.3.1 實(shí)時(shí)相位重構(gòu)算法流程
        4.3.2 算法驗(yàn)證實(shí)例
    4.4 系統(tǒng)誤差分析
    4.5 本章小結(jié)
5 REHG橫向剪切干涉波前檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
    5.1 剪切率標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成
        5.1.2 剪切率標(biāo)定結(jié)果分析
    5.2 非球面非零位檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
        5.2.2 關(guān)鍵元件位姿誤差控制
        5.2.3 非球面檢測(cè)結(jié)果分析
    5.3 靈敏度增強(qiáng)定量相位成像實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
        5.3.2 熔石英基板刻蝕字符表征
        5.3.3 紅細(xì)胞動(dòng)態(tài)定量相位成像
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)
    6.3 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間主要的研究成果



本文編號(hào)：3746066