相移干涉測量技術(shù)以其非接觸、靈敏度高和重復(fù)性好等諸多優(yōu)勢,在光學(xué)測量與檢測領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。雙波長相移干涉測量技術(shù)將雙波長全息技術(shù)和相移干涉技術(shù)相結(jié)合,在保證較高的測量精度的基礎(chǔ)上,可解決傳統(tǒng)單波長測量較大偏差面形時所產(chǎn)生的2π模糊問題,又?jǐn)U大了干涉測量的量程,因此該方法在光學(xué)干涉測量領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景。本文在對雙波長相移干涉的基礎(chǔ)理論進(jìn)行系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一個不易變形、便于裝調(diào)的基于全反射棱鏡結(jié)構(gòu)的M-Z雙波長干涉系統(tǒng),通過計算分析確定了相關(guān)的硬件參數(shù),完成了雙波長移相干涉系統(tǒng)的裝調(diào),工作波長分別為632.8nm與532nm,口徑為30mm。進(jìn)一步,研究了等效波長相位提取算法,利用橢圓擬合法對傳統(tǒng)的雙波長算法進(jìn)行改進(jìn),提出了一種基于四步相移橢圓擬合的相位提取雙波長算法,該方法既擴(kuò)大了深度測量范圍,又提高了測量方法的測量精度。最后,構(gòu)建了雙波長M-Z移相干涉實(shí)驗系統(tǒng),利用所搭建的實(shí)驗系統(tǒng)對透明的凹面元件的表面輪廓進(jìn)行測量,采用改進(jìn)的雙波長算法恢復(fù)面形信息,得到的方程確定系數(shù)R-square為0.9904;且得到的輪廓測量結(jié)果與實(shí)際樣本的結(jié)果進(jìn)行比對,得到了一致的結(jié)論,表明設(shè)... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

一個基于非零位測試方法的雙波長相移干涉儀

OPDadjust圖2-5 基于全反射棱鏡結(jié)構(gòu)的雙波長M-Z干涉儀Fig.2-5 Dual - wavelength M-Z interferometer based on total reflection prism structure如圖2-5所示，該系統(tǒng)由光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、Mach-Zehnder干涉和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)這幾部分組成，使用的照明光源為：波長為1λ = 532nm的半導(dǎo)體抽運(yùn)固體光源（綠光）和2λ = 632.8nm的He-Ne激光光源（紅光），使用針孔濾波器PF（Pinhole Filter）去除高頻噪聲，擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡使經(jīng)過針孔的光束變成平行的光束，平行光束經(jīng)過分光棱鏡BS2（分光比為1:1）后進(jìn)入?yún)⒖脊饴泛蜏y量光路，最后經(jīng)過分光棱鏡BS3（分光比為1:1）形成干涉條紋，用光電探測器CCD記錄干涉條紋。2.5 本章小結(jié)本章對相移干涉原理以及雙波長相移干涉原理進(jìn)行了研究。相移干涉術(shù)是一種利用光學(xué)干涉原理從而實(shí)現(xiàn)高精度測量的技術(shù)，測量范圍只能是波長量級。傳統(tǒng)的單波長進(jìn)行檢測時具有局限性

成像系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所示，成像透鏡需要對由兩組三膠合透鏡組成，正負(fù)透鏡三種材料組合可以校正球差和色差。圖3-4 成像系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)Fig.3-4 Light path structure of the imaging system圖3-5為優(yōu)化后的成像透鏡組在軸上視場、軸外0.707視場、最大視場下的波面質(zhì)量PV（PEAK TO VALLEY）值的大小。在波長532nm下成像透鏡組在軸上視場、軸外0.707視場、最大視場的波面質(zhì)量分別為0.0966λ、0.1061λ、0.1175λ；632.8nm情況下成像透鏡組在軸上視場、軸外0.707視場、最大視場的波面質(zhì)量分別為0.0097λ、0.0159λ、0.0242λ；均符合小視場的要求。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多波長廣角f-theta透鏡光學(xué)設(shè)計[J]. 周燕,沈濤.  應(yīng)用光學(xué). 2017(04)
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[3]使用紅外干涉儀測量非球面面形[J]. 賀俊,陳磊.  光學(xué)精密工程. 2010(01)
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博士論文
[1]基于相移干涉法的微表面輪廓儀的研究[D]. 李朝輝.天津大學(xué) 2004



本文編號：3481899