【摘要】：非旋轉(zhuǎn)對稱光學(xué)非球面元件,如柱面元件等,具有獨(dú)特的光學(xué)特性,在天文、強(qiáng)激光等先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。但因其非旋轉(zhuǎn)對稱的特點(diǎn),尚未有高精度的絕對檢測方法。計算全息元件(Computer-Generated Hologram,CGH)可以產(chǎn)生任意形狀的波前,可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜光學(xué)元件的零位干涉檢測,但系統(tǒng)誤差及參考誤差的存在限制了計算全息法的檢測精度。為了進(jìn)一步提高檢測精度,本文在計算全息零位檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上,以非旋轉(zhuǎn)對稱光學(xué)非球面中的特例——柱面元件為研究對象,研究了基于共軛差分干涉術(shù)的面形絕對檢驗技術(shù)。主要研究內(nèi)容有：針對一柱面元件,完成柱面補(bǔ)償用CGH的設(shè)計與加工,搭建干涉測量裝置,實(shí)現(xiàn)柱面元件的零位干涉檢測；采用切比雪夫多項式對檢測過程中的像差進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)了裝調(diào)誤差的分離。采用多種算法對待測面的微分波面進(jìn)行復(fù)原仿真,得到待測柱面的絕對面形分布；相比于差分干涉法,共軛差分干涉法提高了面形復(fù)原精度,增強(qiáng)了測試可靠性；同時,通過疊加實(shí)際測試過程中存在的噪聲、裝調(diào)等誤差,分析各類誤差對復(fù)原精度的影響。運(yùn)用正交雙邊對稱位置測量的共軛差分法對柱面進(jìn)行絕對干涉檢測,設(shè)計具有七維調(diào)節(jié)功能的夾持調(diào)整機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)待測件的裝調(diào)及共軛運(yùn)動；對共軛差分干涉測量得到的微分波面進(jìn)行波面復(fù)原,得到待測件的絕對面形；采用Taylor Hobson非球面輪廓儀對待測件特定位置進(jìn)行測量,將兩者結(jié)果進(jìn)行比對,兩者結(jié)果基本一致,其RMS值偏差優(yōu)于1/40λ(λ=632.8nm)。
[Abstract]:Non-rotating symmetric optical aspheric elements such as cylindrical elements have unique optical properties and have been widely used in advanced optical systems such as astronomy and intense laser. However, due to its non-rotational symmetry, there is no high-precision absolute detection method. Computer-Generated Hologram-CGH can produce arbitrary wavefront and can detect the zero position interference of complex optical elements. However, the accuracy of CGH detection is limited by the existence of system error and reference error. In order to further improve the detection accuracy, the cylindrical element, a special case of non-rotational symmetric optical aspherical surface, is studied in this paper on the basis of the zero position detection technique of CGH. Based on conjugate differential interferometry, the absolute test technique of plane shape is studied. The main research contents are as follows: for a cylinder element, the design and processing of CGH for cylinder compensation are completed, the interference measurement device is built to realize the zero position interference detection of cylinder element, and the aberration in the detection process is analyzed by Chebyshev polynomial. The separation of the adjustment error is realized. The absolute surface distribution of cylinder is obtained by using many algorithms to restore the differential wavefront of measured plane. Compared with differential interferometry, conjugate differential interferometry improves the precision of surface restoration and enhances the reliability of measurement. The influence of various errors on the recovery accuracy is analyzed by superimposing the errors in the process of actual testing such as noise, adjustment and so on. By using the conjugate difference method of orthogonal bilateral symmetrical position measurement, the absolute interference detection of cylinder surface is carried out, and the clamping and adjusting mechanism with seven dimensional adjustment function is designed to realize the assembly and conjugate motion of the parts to be tested. The wavefront of the differential wave surface obtained by conjugate differential interferometry is restored to obtain the absolute surface shape of the object to be tested, and the Taylor Hobson aspheric profilometer is used to measure the specific position of the measuring piece, and the two results are compared, and the results are basically the same. The deviation of RMS value is better than 1 / 40 位 (位 = 632.8 nm).
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH74

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本文編號：2152778