本文關(guān)鍵詞：激光差動(dòng)共焦干涉元件參數(shù)測(cè)量方法與技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 差動(dòng)共焦 移相干涉 面形 曲率半徑 波前畸變 焦距 不確定度評(píng)定

【摘要】：球面元件由于其優(yōu)異的加工性能,在激光核聚變系統(tǒng)、極紫外光刻機(jī)、新一代球形慣性儀表等高端系統(tǒng)中仍被廣泛應(yīng)用。但球面元件的檢測(cè)精度已成為提高球面元件加工精度與質(zhì)量的技術(shù)瓶頸。因此,研究如何改善球面元件測(cè)量精度的方法與技術(shù)對(duì)于提高球面元件制造精度以及激光核聚變系統(tǒng)、極紫外光刻機(jī)、新一代球形慣性儀表等高端系統(tǒng)的整體性能具有極其重要的研究?jī)r(jià)值。本論文在國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)“激光差動(dòng)共焦掃描成像與檢測(cè)儀器開發(fā)及其應(yīng)用研究”(編號(hào):2011YQ040136)和國(guó)家自然科學(xué)基金儀器�？铐�(xiàng)目“激光差動(dòng)共焦干涉元件多參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x器研制”(編號(hào):61327010)的資助下,開展了針對(duì)球面元件參數(shù)高精度測(cè)量的激光差動(dòng)共焦干涉元件參數(shù)綜合測(cè)量方法與技術(shù)研究,論文主要完成的創(chuàng)新性工作如下:建立了激光差動(dòng)共焦干涉測(cè)量系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)和傳遞函數(shù)理論分析模型,分析了激光差動(dòng)共焦測(cè)量與干涉測(cè)量光路的耦合影響因素、像差影響因素、定焦靈敏度影響因素等,為激光差動(dòng)共焦干涉測(cè)量光路及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建提供了理論指導(dǎo);提出了基于激光差動(dòng)共焦定焦的差動(dòng)共焦透鏡焦距測(cè)量方法,其利用差動(dòng)共焦定焦原理配合輔助標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡實(shí)現(xiàn)了對(duì)透鏡焦點(diǎn)和頂點(diǎn)的精確定位,再采用測(cè)長(zhǎng)激光干涉儀精確測(cè)得焦點(diǎn)和頂點(diǎn)之間的距離,從而實(shí)現(xiàn)了透鏡焦距的高精度測(cè)量,焦距測(cè)量相對(duì)擴(kuò)展不確定度達(dá)10ppm;提出了一種利用移相干涉面形和波前畸變測(cè)量來補(bǔ)償矯正差動(dòng)共焦曲率半徑和透鏡焦距測(cè)量結(jié)果的方法,該方法利用建立的差動(dòng)共焦曲率半徑和透鏡焦距測(cè)量傳遞函數(shù)模型,補(bǔ)償了由測(cè)量系統(tǒng)波像差、標(biāo)準(zhǔn)鏡波像差和被測(cè)件表面面形或波前畸變引入的測(cè)量誤差,達(dá)到亞微米量級(jí)的補(bǔ)償精度;參與研制成功了首臺(tái)激光差動(dòng)共焦干涉元件多參數(shù)綜合測(cè)量系統(tǒng),基于該系統(tǒng)開展了球面面形、球面曲率半徑、透鏡波前畸變和透鏡焦距的測(cè)量研究,驗(yàn)證了移相干涉測(cè)量系統(tǒng)與差動(dòng)共焦測(cè)量系統(tǒng)兼容的可行性,系統(tǒng)曲率半徑和透鏡焦距測(cè)量相對(duì)擴(kuò)展不確定度均可達(dá)到10ppm。
【關(guān)鍵詞】：差動(dòng)共焦 移相干涉 面形 曲率半徑 波前畸變 焦距 不確定度評(píng)定
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH744.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-28
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 元件參數(shù)高精度測(cè)量方法及儀器的研究現(xiàn)狀13-20
• 1.3 發(fā)展趨勢(shì)及論文研究目的20-26
• 1.3.1 激光差動(dòng)共焦元件參數(shù)測(cè)量新方法20-25
• 1.3.2 多參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x器25-26
• 1.3.3 論文研究目的26
• 1.4 本論文主要研究?jī)?nèi)容26-28
• 第2章 激光差動(dòng)共焦干涉元件參數(shù)測(cè)量原理28-57
• 2.1 引言28
• 2.2 激光差動(dòng)共焦干涉元件參數(shù)測(cè)量原理28-29
• 2.3 激光差動(dòng)共焦測(cè)量系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)定焦模型及關(guān)鍵參數(shù)影響29-37
• 2.3.1 測(cè)量系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)定焦模型30-33
• 2.3.2 定焦靈敏度及點(diǎn)探測(cè)器最佳離焦量33-36
• 2.3.3 點(diǎn)探測(cè)器針孔的最佳尺度選擇36-37
• 2.4 激光差動(dòng)共焦測(cè)量系統(tǒng)傳遞函數(shù)及像差對(duì)定焦的影響37-47
• 2.4.1 激光差動(dòng)共焦測(cè)量系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型38-40
• 2.4.2 無像差系統(tǒng)的定焦模型分析40-43
• 2.4.3 波像差對(duì)差動(dòng)共焦定焦性能的影響43-47
• 2.4.4 移相干涉測(cè)量模塊對(duì)差動(dòng)共焦測(cè)量模塊的影響分析47
• 2.5 移相干涉測(cè)量模塊47-55
• 2.5.1 移相干涉測(cè)量功能實(shí)現(xiàn)47-48
• 2.5.2 相位提取算法48-50
• 2.5.3 相位解包裹算法50-52
• 2.5.4 Zernike多項(xiàng)式波面擬合算法52-54
• 2.5.5 差動(dòng)共焦測(cè)量模塊對(duì)移相干涉測(cè)量模塊的影響分析54-55
• 2.6 本章小結(jié)55-57
• 第3章 激光差動(dòng)共焦干涉元件參數(shù)高精度測(cè)量方法57-81
• 3.1 引言57
• 3.2 激光差動(dòng)共焦干涉球面面形及曲率半徑的高精度測(cè)量方法57-67
• 3.2.1 移相干涉球面面形高精度測(cè)量58-59
• 3.2.2 激光差動(dòng)共焦曲率半徑高精度測(cè)量59-60
• 3.2.3 系統(tǒng)像差和球面面形對(duì)曲率半徑測(cè)量的影響及矯正60-67
• 3.3 激光差動(dòng)共焦干涉透鏡波前畸變及焦距的高精度測(cè)量方法67-79
• 3.3.1 移相干涉透鏡波前畸變高精度測(cè)量68-69
• 3.3.2 激光差動(dòng)共焦透鏡焦距高精度測(cè)量69-70
• 3.3.3 系統(tǒng)像差和透鏡波前畸變對(duì)透鏡焦距測(cè)量的影響及矯正70-79
• 3.4 本章小結(jié)79-81
• 第4章 激光差動(dòng)共焦干涉元件參數(shù)綜合測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建81-105
• 4.1 引言81
• 4.2 測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成及工作方式81-87
• 4.2.1 測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成81-83
• 4.2.2 測(cè)量系統(tǒng)研制83-84
• 4.2.3 測(cè)量系統(tǒng)軟件84-87
• 4.3 測(cè)量系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)鏡的波像差標(biāo)定87-90
• 4.3.1 測(cè)量系統(tǒng)波像差W1(ξ,η)的標(biāo)定88-89
• 4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)鏡波像差W2(ξ,η)的標(biāo)定89-90
• 4.4 激光差動(dòng)共焦干涉元件參數(shù)測(cè)量的誤差源分析90-104
• 4.4.1 移相干涉球面面形測(cè)量誤差源90-93
• 4.4.2 激光差動(dòng)共焦曲率半徑測(cè)量誤差源93-99
• 4.4.3 移相干涉透鏡波前畸變測(cè)量誤差源99-101
• 4.4.4 激光差動(dòng)共焦透鏡焦距測(cè)量誤差源101-104
• 4.5 本章小結(jié)104-105
• 第5章 系統(tǒng)性能與元件參數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)分析105-133
• 5.1 引言105
• 5.2 測(cè)量系統(tǒng)差動(dòng)共焦定焦性能及移相干涉測(cè)量性能測(cè)試105-109
• 5.2.1 測(cè)量系統(tǒng)差動(dòng)共焦定焦性能測(cè)試105-107
• 5.2.2 測(cè)量系統(tǒng)移相干涉測(cè)量模塊性能測(cè)試107-109
• 5.3 球面面形和曲率半徑測(cè)量實(shí)驗(yàn)及不確定度評(píng)定109-120
• 5.3.1 凹球面面形和曲率半徑測(cè)量實(shí)驗(yàn)109-115
• 5.3.2 凸球面面形和曲率半徑測(cè)量實(shí)驗(yàn)115-120
• 5.4 透鏡波前畸變和焦距測(cè)量實(shí)驗(yàn)及不確定度評(píng)定120-131
• 5.4.1 正透鏡波前畸變和焦距測(cè)量實(shí)驗(yàn)121-126
• 5.4.2 負(fù)透鏡波前畸變和焦距測(cè)量實(shí)驗(yàn)126-131
• 5.5 本章小結(jié)131-133
• 第6章 結(jié)論和展望133-136
• 6.1 工作總結(jié)133-134
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)134
• 6.3 展望134-136
• 參考文獻(xiàn)136-143
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文143-144
• 攻讀博士學(xué)位期間授權(quán)的發(fā)明專利144-145
• 攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目及獲得的獎(jiǎng)勵(lì)145-146
• 致謝146-147
• 作者簡(jiǎn)介147

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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本文編號(hào)：605657