針孔式點(diǎn)衍射干涉儀利用針孔衍射的理想球面波作為參考波面,具有常規(guī)商用型斐索干涉儀不可比擬的優(yōu)勢,測量準(zhǔn)確度可達(dá)到亞納米量級。點(diǎn)衍射干涉儀中的干涉成像系統(tǒng)的制造成本較高,且不可避免會引入了誤差(相干噪聲等)。因此,在針孔式點(diǎn)衍射干涉儀中去除干涉成像系統(tǒng),研究無鏡成像技術(shù)是解決成像系統(tǒng)這一難點(diǎn)的一個(gè)重要途徑。無鏡成像技術(shù)是基于CCD處采集的波面,對其逆向傳輸至被測件位置或者被測件共軛位置,對被測件面形進(jìn)行恢復(fù)。本文提出一種基于針孔式點(diǎn)衍射干涉儀的無鏡成像算法,去除其干涉成像系統(tǒng),從CCD直接采集得到的干涉圖復(fù)原求解被測件面形。通過構(gòu)建虛擬透鏡建立與被測件共軛關(guān)系的虛擬像面,將CCD處波面的復(fù)原簡化成CCD處波面至虛擬像面的波面反演。仿真階段,對無鏡成像算法流程進(jìn)行模擬。分析無鏡成像算法中的距離誤差因素,討論無鏡成像算法中的距離誤差對不同NA的球面元件的面形誤差復(fù)原影響。針對距離誤差提出了一種基于無鏡成像算法的距離迭代方法,以每次復(fù)原干涉圖所占像素?cái)?shù)和被測件的NA對應(yīng)的衍射傳輸距離為迭代值,最終得到精確的衍射傳輸距離,實(shí)現(xiàn)干涉圖的準(zhǔn)確復(fù)原。實(shí)驗(yàn)階段,采集無鏡、有鏡干涉圖,根據(jù)無鏡成像算法復(fù)原無鏡干涉圖,求解被測件波面信息。比對有鏡成像求解波面、無鏡成像算法復(fù)原波面、ZYGO干涉儀求解波面。波面數(shù)據(jù)表明,所提無鏡成像算法可以有效消除干涉圖邊緣衍射和中心衍射條紋,同時(shí)抑制相干噪聲,復(fù)原結(jié)果與有鏡結(jié)果一致,證明了無鏡成像算法的優(yōu)越性和準(zhǔn)確性。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH744.3
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 點(diǎn)衍射干涉技術(shù)的發(fā)展
        1.2.1 點(diǎn)衍射干涉技術(shù)的提出
        1.2.2 針孔式點(diǎn)衍射干涉儀
    1.3 點(diǎn)衍射干涉儀中無鏡成像技術(shù)提出與研究動態(tài)
        1.3.1 點(diǎn)衍射干涉儀中的回程誤差影響分析
        1.3.2 無鏡成像技術(shù)
        1.3.3 研究現(xiàn)狀小結(jié)
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 無鏡成像算法相關(guān)理論介紹
    2.1 光波的數(shù)學(xué)描述
        2.1.1 球面波
        2.1.2 平面波
    2.2 經(jīng)典標(biāo)量衍射理論
        2.2.1 惠更斯-菲涅爾衍射積分
        2.2.2 基爾霍夫衍射理論
        2.2.3 瑞利-索末菲衍射理論
        2.2.4 平面波角譜衍射理論
    2.3 平面波角譜理論與瑞利—索未菲衍射理論的等價(jià)性
    2.4 本章小結(jié)
3 無鏡成像算法研究
    3.1 無鏡成像理論分析
    3.2 衍射受限系統(tǒng)成像理論
        3.2.1 透鏡的相位變換作用
        3.2.2 衍射追跡實(shí)現(xiàn)衍射受限透鏡成像
        3.2.3 相干傳遞函數(shù)實(shí)現(xiàn)衍射受限透鏡成像
    3.3 無鏡成像算法推導(dǎo)
        3.3.1 無鏡成像下的光波追跡
        3.3.2 虛擬透鏡的構(gòu)建
        3.3.3 波面的衍射傳輸
    3.4 無鏡成像算法的程序?qū)崿F(xiàn)
    3.5 本章小結(jié)
4 仿真分析
    4.1 無鏡成像算法仿真
        4.1.1 虛擬透鏡設(shè)置仿真驗(yàn)證
        4.1.2 無鏡成像仿真模擬及無鏡算法驗(yàn)證
        4.1.3 衍射傳輸距離的仿真計(jì)算
    4.2 距離誤差仿真驗(yàn)證
    4.3 本章小結(jié)
5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析
    5.1 實(shí)驗(yàn)裝置搭建
        5.1.1 針孔式點(diǎn)衍射干涉儀實(shí)驗(yàn)室裝置
        5.1.2 針孔反射鏡對準(zhǔn)方案
    5.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析
        5.2.1 干涉圖采集
        5.2.2 衍射傳輸距離確定
        5.2.3 無鏡成像算法復(fù)原及實(shí)驗(yàn)結(jié)果比對分析
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作的總結(jié)
    6.2 不足與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄

【相似文獻(xiàn)】

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