本文關(guān)鍵詞：基于移相干涉的光學元件位相缺陷檢測技術(shù)的研究

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【摘要】：激光慣性約束聚變采用多束高能激光打靶,被認為是解決能源危機最有前景的方案之一,成為國際上研究的熱點。該光學系統(tǒng)中有很多大口徑光學元件,這些光學元件自身質(zhì)量至關(guān)重要,不僅會影響打靶精度,缺陷的存在甚至會損壞整套光學系統(tǒng)。位相缺陷是光學元件上普遍存在的一種缺陷,該類缺陷不改變通過光的幅值,但會進行位相調(diào)制,對光有一定的會聚作用,在大功率光學系統(tǒng)中會造成光學元件的損傷,傳統(tǒng)光學檢測系統(tǒng)無法有效地檢測該類缺陷。為此,國內(nèi)外學者進行了大量研究,提出多種測量方法,如空間濾波法、數(shù)字全息法和移相干涉法,其中移相干涉法以其范圍大、精度高的優(yōu)勢最具發(fā)展前景,而國內(nèi)對此研究較少,尚無實物系統(tǒng)。本文采用移相干涉法對光學元件位相缺陷進行檢測,主要研究內(nèi)容如下。1.研究移相干涉法測量位相缺陷的基本原理,綜合考慮不同移相實現(xiàn)方案的誤差影響,選擇光路分光步進式移相方案。針對移相器、光源和CCD引入的誤差進行誤差分析,并據(jù)此進行器件選型。2.使用加窗傅里葉法構(gòu)建了一種能抑制移相誤差的13幀定步長移相算法,根據(jù)實際振動影響較大的情況,提出使用迭代隨機移相算法。對這兩種算法和Hariharan 5幀算法進行仿真分析,結(jié)果表明,振動對解相效果影響最大,迭代隨機移相算法解相面型精度高,面型峰谷值(PV)穩(wěn)定在0.2~0.5nm。3.針對位相提取算法中存在的包裹問題,研究了基于最小二乘的幾種解包裹算法,并進行了仿真分析,結(jié)果表明,基于最小二乘的解包裹算法不受異常點的影響,存在嚴重欠采樣時只能其中的使用橫向剪切干涉法,根據(jù)實際欠采樣情況,選擇橫向剪切干涉法。4.針對存在的波前傾斜和常數(shù)項,使用Zernike擬合的方法加以修正。針對雙點干涉的幾何結(jié)構(gòu)誤差進行公式推導,將其與Zernike多項式中的彗差項和傾斜項相對應。根據(jù)擬合坐標系和幾何結(jié)構(gòu)誤差坐標系的偏移,提出圓擬合法進行位置校正。5.采用邁克爾遜干涉光路對激光器進行驗證,滿足使用要求。根據(jù)原理搭建光學元件位相缺陷測量系統(tǒng)并進行了位相缺陷測量,測量結(jié)果與共焦顯微鏡結(jié)果基本一致,15次測量誤差的峰谷值(PV)和均方根值(RMS)的重復性精度分別為17.2nm和2.0nm。
【關(guān)鍵詞】：位相缺陷 移相干涉 位相提取算法 位相解包裹
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH74
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 研究背景、目的及意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 空間濾波法9-11
• 1.2.2 數(shù)字全息法11-12
• 1.2.3 移相干涉法12-14
• 1.3 主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 總體方案設計16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 方案流程圖16
• 2.3 測量原理16-18
• 2.4 移相實現(xiàn)方案確定18-21
• 2.4.1. 移相原理選擇18-20
• 2.4.2. 移相器調(diào)制方式20-21
• 2.5 關(guān)鍵器件選型分析21-24
• 2.5.1. 移相器選型分析21
• 2.5.2. 激光器選型分析21-23
• 2.5.3. CCD選型分析23-24
• 2.6 本章小結(jié)24-25
• 第3章 位相提取算法25-37
• 3.1. 引言25
• 3.2. 移相算法現(xiàn)狀25-26
• 3.3. 13幀定步長算法26-28
• 3.4. 迭代隨機移相算法28-33
• 3.5. 算法仿真33-36
• 3.6. 本章小結(jié)36-37
• 第4章 位相數(shù)據(jù)解包裹及擬合校正37-50
• 4.1. 引言37
• 4.2. 位相解包裹37-46
• 4.2.1. 迭代法40
• 4.2.2. 快速傅里葉變換法40-41
• 4.2.3. 離散余弦變換法41-42
• 4.2.4. 橫向剪切干涉法42-43
• 4.2.5. 解包裹算法比較仿真43-46
• 4.3. 系統(tǒng)誤差消除46-49
• 4.3.1. 幾何結(jié)構(gòu)誤差47
• 4.3.2. Zernike多項式47-49
• 4.3.3. 誤差去除49
• 4.4. 本章小結(jié)49-50
• 第5章 實驗及數(shù)據(jù)分析50-64
• 5.1. 引言50
• 5.2. 激光器性能實驗50-55
• 5.3. 位相缺陷檢測系統(tǒng)實驗裝置55-56
• 5.4. 實驗測量結(jié)果56-62
• 5.5. 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻65-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文69-71
• 致謝71

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 力源;用現(xiàn)代方法制造光學元件[J];應用光學;2005年01期

2 ;光學元件庫——歐普特科技[J];大學物理;2005年02期

3 ;光學元件庫——歐普特科技[J];大學物理;2005年07期

4 ;光學元件庫——歐普特科技[J];大學物理;2005年10期

5 ;光學元件庫——歐普特科技[J];大學物理;2005年11期

6 于允平;;塑料光學元件的發(fā)展及應用[J];光學技術(shù);1990年02期

7 ;光管的靈巧設計可產(chǎn)生合算的光學元件[J];激光與光電子學進展;1997年10期

8 沐仁旺,周進,高文琦;幾種有應用前景的二元光學元件的研究[J];激光與紅外;1999年03期

9 李瑞琴;;光學元件測試與設備[J];中國光學與應用光學文摘;2001年06期

10 ;光學元件測試與設備[J];中國光學與應用光學文摘;2002年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李偉;許喬;胡曉陽;;高精度高閾值光學元件制造[A];中國工程物理研究院科技年報（2000）[C];2000年

2 陳曉蘋;;光學元件表面質(zhì)量穩(wěn)定性預測方法研究[A];第十四屆全國光學測試學術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2012年

3 梁景芳;李錫善;;大尺寸高精度平面光學元件的制造和檢測[A];第九屆全國光學測試學術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2001年

4 王偉平;;強激光對傳輸光學元件熱效應的數(shù)值模擬研究[A];中國工程物理研究院科技年報（2003）[C];2003年

5 黃祖鑫;胡曉陽;周文超;田小強;;光學元件微吸收特性測量儀研制進展[A];第十四屆全國光學測試學術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2012年

6 張蓉竹;楊春林;許喬;蔡邦維;;強光系統(tǒng)光學元件波前相位梯度分析[A];第九屆全國光學測試學術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2001年

7 蔡榮;許全益;楊力;伍凡;;高精度同心光學元件制作工藝技術(shù)[A];2002年中國光學學會年會論文集[C];2002年

8 鄧燕;柴立群;許喬;;強光光學元件波前檢測算法[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

9 王占山;張眾;吳永榮;陳玲燕;;中子多層膜光學元件研究[A];第三屆散裂中子源多學科應用研討會論文集[C];2006年

10 李思濤;葉嘉雄;阮玉;徐啟陽;郭志霞;;二元光學元件的制作及其誤差分析[A];湖北省激光學會論文集[C];2000年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 山西長城微光器材股份有限公司 吳宇軒;淺析光學元件的表面質(zhì)量[N];山西科技報;2011年

2 徐永濤;鳳凰光學：光學元件龍頭 參股銀行[N];中國證券報;2007年

3 ;IBM宣布在激光芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破[N];計算機世界;2010年

4 記者 張兆軍 通訊員 于萬冰;“刻寫”世界高精尖[N];科技日報;2001年

5 本報記者 宋廣玉　本報通訊員 陳寧 洪立軍;南京英田光學攻克激光可控核聚變瓶頸[N];南京日報;2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 楊亮;光學元件表面污染對負載能力影響的研究[D];電子科技大學;2016年

2 師智全;大型固體激光裝置光學元件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析研究[D];中國工程物理研究院北京研究生部;2003年

3 彭志濤;強激光復雜光機組件光學元件激光損傷在線檢測技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2011年

4 陳曉蘋;延長玻璃質(zhì)光學元件工作壽命的表面強化技術(shù)研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2011年

5 馮博;慣性約束聚變終端光學元件損傷在線檢測技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

6 張蓉竹;ICF系統(tǒng)光學元件高精度波前檢測技術(shù)研究[D];四川大學;2003年

7 聶婭　;亞波長光學元件的特性及應用研究[D];四川大學;2004年

8 谷勇強;投影光刻物鏡光學元件的離子束精修技術(shù)研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2013年

9 胡春暉;航天高光譜儀光學元件位置誤差影響研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2013年

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1 呂旭冬;基于機器學習的終端光學元件損傷識別及分類研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 穆綿;投影法光學元件面形檢測技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學;2013年

3 王文博;大口徑快速拋光機設計與相關(guān)問題研究[D];中原工學院;2015年

4 張興鑫;基于損耗特性的光學元件表面質(zhì)量表征研究[D];中國科學院研究生院(光電技術(shù)研究所);2016年

5 林建興;超光滑光學元件表面表征方法研究[D];福州大學;2014年

6 戚子文;基于移相干涉的光學元件位相缺陷檢測技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

7 許楠楠;圓形光學元件輪廓自動檢測技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學;2016年

8 呂少龍;基于電場和氣流的光學表面污染物在位去除技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

9 韓豐明;激光清洗光學元件表面污染的機理與應用研究[D];電子科技大學;2016年

10 余麗芳;大口徑光學元件激光預處理系統(tǒng)運動控制軟件設計[D];電子科技大學;2012年

，

本文編號：635658