【摘要】：光學(xué)元件表面質(zhì)量的精確評價(jià)是光學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域中重要的問題之一。表面質(zhì)量包括面形、波紋度及粗糙度。目前,測量面形和波紋度常用的儀器是以高精度的干涉儀為主,測粗糙度通常使用輪廓儀。通過測量可以快速地獲得表面參數(shù)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)評價(jià)。不同廠家的儀器給出的評價(jià)參數(shù)不同,如何建立不同儀器測量結(jié)果的關(guān)聯(lián)性,從而實(shí)現(xiàn)各儀器測量結(jié)果的相互轉(zhuǎn)換成為重要的問題。在測量過程中,評價(jià)參數(shù)不同、儀器選用不同,會導(dǎo)致評價(jià)結(jié)果不統(tǒng)一。本文圍繞平面光學(xué)元件的表面質(zhì)量評價(jià)開展了相應(yīng)的研究工作,論述了表面質(zhì)量評價(jià)的研究現(xiàn)狀,分析了表面質(zhì)量評價(jià)的基本參數(shù),對面形評價(jià)參數(shù)的穩(wěn)定性及關(guān)聯(lián)性展開研究,對輪廓儀測量結(jié)果的一致性進(jìn)行分析。首先,給出了平面光學(xué)元件表面質(zhì)量評價(jià)中峰谷值、均方根值、功率譜密度和粗糙度的定義及評價(jià)準(zhǔn)則。其次,針對高精度光學(xué)元件表面質(zhì)量評價(jià)中峰谷值的偶然性和不確定性,利用仿真和實(shí)驗(yàn)研究對不同波面的PV、PVm、PV20、PVq和PVr進(jìn)行了重復(fù)性和穩(wěn)定性分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:PVq和PVr的穩(wěn)定性優(yōu)于PV、PVm和PV20。接著,通過分析單項(xiàng)像差、多項(xiàng)像差綜合波面和實(shí)際測量波面中峰谷值和均方根值之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)對于單項(xiàng)像差或多項(xiàng)像差綜合的波面,使用單一的PV值或RMS值即可評價(jià);對于實(shí)際測量的波面,需要PV和RMS參數(shù)綜合評價(jià)。最后,使用Form TalysurfPGI Optics接觸式輪廓儀和NewViewTM8000 Series 3D.光學(xué)表面輪廓儀對不同微觀形貌的樣件進(jìn)行測量,分析了采樣點(diǎn)數(shù)、測量范圍及基準(zhǔn)線的選擇對結(jié)果的影響;通過設(shè)定取樣長度,計(jì)算高斯濾波中線、最小二乘中線、最小二乘曲線,對不同評定基準(zhǔn)下的粗糙度值進(jìn)行計(jì)算,當(dāng)評定長度等于五段的取樣長度時(shí),三種評定基準(zhǔn)下的粗糙度值與輪廓儀測量結(jié)果偏差較小,其中,最小二乘中線下的評定結(jié)果最接近輪廓儀的測量結(jié)果。采用方差分析法對儀器的重復(fù)性和再現(xiàn)性進(jìn)行評定,NewViewTM8000 Series 3D光學(xué)表面輪廓儀的%GRR等于25.65%,依據(jù)評判標(biāo)準(zhǔn),可知該儀器可以正常使用。通過仿真和實(shí)驗(yàn)研究,對評價(jià)參數(shù)的穩(wěn)定性和關(guān)聯(lián)性、輪廓儀的一致性進(jìn)行分析,為光學(xué)元件表面質(zhì)量的評價(jià)提供了參考,具有重要的意義。
【圖文】：

西安工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2.1 激光干涉儀的發(fā)展現(xiàn)狀激光干涉儀的發(fā)展，國外研究的比較早，美國的 zygo 公司[8]研制出 GPITM，VerifireTM，Dynafiz 系列的干涉儀，實(shí)物圖如圖 1.1 所示�？趶綇� 25mm 到 810mm。其中 GPITM系列口徑為 100mm 的干涉儀 PV 精度優(yōu)于λ/20。口徑為 300mm 的干涉儀 PV 精度優(yōu)于λ/10。同時(shí)該公司研發(fā)的 MetroPro 軟件可以對干涉儀測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，隨后又研發(fā)了 Mx 軟件。美國的 Veeco[9]公司研制出 610mm 的斐索型干涉儀（如圖 1.2 所示），用于測量美國點(diǎn)火裝置中光學(xué)元件的質(zhì)量，其 PV 精度優(yōu)于λ/10，同時(shí)該公司還研發(fā)了 WykoVersion32數(shù)據(jù)分析軟件，用于分析評價(jià)面形質(zhì)量。澳大利亞研制出 LADI300 型大口徑干涉儀[10,11]，口徑為 320mm，其 RMS 值的重復(fù)性優(yōu)于 0.5nm。美國 4D technology 公司[12]研制了適用于不同光波段的斐索干涉儀（如圖 1.3 所示）、泰曼格林干涉儀，其數(shù)據(jù)處理軟件使用的是 4SightTMData 分析軟件。

西安工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2.1 激光干涉儀的發(fā)展現(xiàn)狀激光干涉儀的發(fā)展，國外研究的比較早，美國的 zygo 公司[8]研制出 GPITM，VerifireTM，Dynafiz 系列的干涉儀，實(shí)物圖如圖 1.1 所示。口徑從 25mm 到 810mm。其中 GPITM系列口徑為 100mm 的干涉儀 PV 精度優(yōu)于λ/20。口徑為 300mm 的干涉儀 PV 精度優(yōu)于λ/10。同時(shí)該公司研發(fā)的 MetroPro 軟件可以對干涉儀測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，隨后又研發(fā)了 Mx 軟件。美國的 Veeco[9]公司研制出 610mm 的斐索型干涉儀（如圖 1.2 所示），用于測量美國點(diǎn)火裝置中光學(xué)元件的質(zhì)量，其 PV 精度優(yōu)于λ/10，同時(shí)該公司還研發(fā)了 WykoVersion32數(shù)據(jù)分析軟件，，用于分析評價(jià)面形質(zhì)量。澳大利亞研制出 LADI300 型大口徑干涉儀[10,11]，口徑為 320mm，其 RMS 值的重復(fù)性優(yōu)于 0.5nm。美國 4D technology 公司[12]研制了適用于不同光波段的斐索干涉儀（如圖 1.3 所示）、泰曼格林干涉儀，其數(shù)據(jù)處理軟件使用的是 4SightTMData 分析軟件。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2640930