【摘要】：光干涉檢測技術(shù)是光學(xué)元件高精度加工檢測過程中的必要環(huán)節(jié),對于光學(xué)元件質(zhì)量判定起到終檢決定性作用。商用干涉儀中大多數(shù)采用相干性好的激光作為光源以此獲得較大的相干長度。這種選擇大大降低了干涉檢測過程中的裝調(diào)難度。然而,不利因素是光學(xué)系統(tǒng)中的雜散光以及光學(xué)元件表面高頻誤差、瑕疵、灰塵等造成的散射光將造成像面中存在相干噪聲,使得干涉系統(tǒng)的信噪比下降。常用的解決方法是對入射光源的相干性進行調(diào)制,以降低其相干性,進而抑制相干噪聲和提高信噪比。本論文中采用了能夠?qū)崟r控制的動態(tài)光學(xué)元件,開展了干涉成像系統(tǒng)中空間光調(diào)制抑制相干噪聲技術(shù)的研究。本論文從統(tǒng)計光學(xué)理論出發(fā),對測試光路中光場傳輸及像面光場采集進行了數(shù)理分析研究。研究了光場經(jīng)過局部相位調(diào)制情況下其相干性的變化及其對于成像系統(tǒng)噪聲的影響。理論分析表明,當調(diào)制屏上圖案相位起伏標準差(as)一定時,系統(tǒng)信噪比隨著調(diào)制頻率的增加先是增加然后在下降；當調(diào)制頻率不變時,系統(tǒng)信噪比隨著調(diào)制場相位起伏標準差的增大而增大。為驗證理論分析,本論文開展相應(yīng)的實驗工作。以Twyman-Green型干涉光路為原型,在共光路部分引入空間光調(diào)制器作為光場調(diào)制器件對光場進行局部相位調(diào)制,分析采集到的干涉條紋圖的信噪比。通過實驗結(jié)果表明,驗證了理論模型。此外,應(yīng)選用相位起伏標準差σs=0.25π的調(diào)制圖案以及刷新頻率戶30Hz左右進行調(diào)制,可以得到較高的干涉條紋可見度和系統(tǒng)信噪比。
【圖文】：

在實驗中學(xué)者Ｃ衛(wèi)．Ｔｈｏｍａｓ首先使用相干度好激光作為光源，分別對張角逡逑不同的線條、圓圈Ｗ及標定板成像，在像面采集到圖案存在較大的相干噪聲，如逡逑圖１．１所示；然后將激光光源換為親燈光源，并在NW好光源后面加一針孔，實驗逡逑中通過改變針孔的大小來改變光源的空間相干性，通過實驗得知當小孔直徑為逡逑２５曲ｍ時，隸燈光源的空間相干性與激光光源相近即在像面存在較多的相干噪聲。逡逑加大針孔的直徑至１５０＾ｍｌ，發(fā)現(xiàn)相干噪聲得到抑制，但是與此同時系統(tǒng)的分辨率逡逑下降了，如圖１．１似所示。然而，該方法中存在一定的缺陷：在抑制相干噪聲的逡逑同時是Ｗ犧牲系統(tǒng)分辨率為代價的；使用gq燈作為光源本身亮度就不夠，，在加上逡逑針孔進一步限制了光強，嚴重影響了干涉條紋可見度。逡逑ｆ＾ｍ逡逑：邐遍阪＾福脅；逡逑—１眺Ｉ邐楩Ｌ聊ｉ逡逑（ａ）撒光光源照明邐化）２５｜ｉｍ小孔照明邐（ｃ）１５０叫ｎ小孔照明逡逑圖１．１不同孔徑照明效果圖逡逑學(xué)者Ｚｈｉｑｉａｎｇ邋Ｌｉｕ

形偏振光照明，參考光則使用一束旋轉(zhuǎn)的線偏振光，然后采集多幅獨立的全息圖逡逑【Ｉ７胃，其實驗光路圖如圖１．７所示。由于動態(tài)地改變光波場的振動方向，可逡逑得不同時刻由光學(xué)元件表面灰塵或者劃痕等造成的散射光擁有不同的偏振態(tài)，則逡逑在像面疊加時雜散光不會發(fā)生干涉，從而可Ｗ達到抑制相干噪聲的效果。該方法逡逑抑制相干噪聲的程度主要依賴于進入成像系統(tǒng)中的雜散光的偏振度，其理想情況逡逑下最多能使相干噪聲減�。保郑当丁ｅ义希颍铮簦幔簦椋睿珏义�、，ＨＷＰ邋Ｐ悅邋ＨＷＰ邋挑｜邐、，逡逑Ｖ？＊．巧．４二逡逑ｌｉｎｅａｒｉｖｐｏｉａｉｉｚｅｄ邋ｂｅａｍ邐ｊ—？｜邋邐逡逑N邋ＱＷＰ邋千邐＂ｂｊｅ巧邋決Ｗ邋邋ｊｃｏｎｉ｜）ｉｉｒｅｒ逡逑Ａ邋ｉｇ邋ｄｒｎｉｌａｉｉｙ邋物■—￣＾——逡逑馬１嘴藏１…？敝Ｃ．乻逡逑—■■逡逑ＢＥ—逡逑圖１．７偏振態(tài)調(diào)制實驗光路逡逑浙江樹人大學(xué)的蔡曉鴨等人，根據(jù)Ｐａｒｓｅｖａｌ定理知：在傅里葉頻譜域所有能逡逑量相疊加的總能量與笛卡爾坐標系中的總能量是相等的由于雜散光在像面逡逑疊加的能量較弱，因此，其在頻譜域表現(xiàn)出較小的能量。在全息實驗中，取實驗逡逑圖的傅里葉頻譜圖
【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】：2015
【分類號】：TH74

【參考文獻】

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本文編號：2568366