本文關(guān)鍵詞：多軸分光鏡組分光偏振特性檢測技術(shù)研究

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【摘要】：近年來,雙頻激光干涉儀朝著微型化、模塊化、無源化、多軸化等方面不斷發(fā)展,對高質(zhì)量的多軸分光鏡組需求日益迫切。干涉測量中鏡組的應(yīng)用雖然避免了部分器件的裝配誤差,但測量結(jié)果仍存在著非線性誤差,制約了系統(tǒng)精度的進(jìn)一步提高。本文總結(jié)了多軸鏡組干涉測量中造成非線性誤差的原因,比較了分光鏡傳統(tǒng)測量方法與新型測量方法的優(yōu)缺點(diǎn),提出了多軸鏡組分光特性檢測方案,建立了針對該方案的求解模型;最后,通過設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),成功實(shí)現(xiàn)了鏡組分光特性參數(shù)的檢測。課題主要研究的內(nèi)容如下:1.提出一種完善的多軸鏡組分光特性測量方案。方案通過旋轉(zhuǎn)待測鏡組前的起偏棱鏡,使經(jīng)過鏡組分光后兩路光線光強(qiáng)發(fā)生改變,通過從理論上推導(dǎo)光路中各個(gè)器件對光線偏振態(tài)的影響,建立了一個(gè)包含雙頻激光橢圓極化角、非正交角、鏡組等效能量透射率與反射率以及放置誤差等參數(shù)的整體測量模型,完成了對這些參數(shù)的理論求解。2.設(shè)計(jì)完成多軸分光鏡組分光偏振特性測量系統(tǒng)。課題設(shè)計(jì)了基于PIN探測器的高精度、大帶寬光電轉(zhuǎn)換電路;基于FPGA和DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件電路;基于Lab VIEW的上位機(jī)控制程序以及基于MATLAB的數(shù)據(jù)處理程序,實(shí)現(xiàn)了對雙路光強(qiáng)變化的數(shù)據(jù)采集以及處理。3.對整個(gè)測量系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行了測試與分析,對存在誤差的主要模塊進(jìn)行了軟件矯正處理。最后,本系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了多軸鏡組分光特性參數(shù)的檢測,測量的鏡組等效能量透射率及其標(biāo)準(zhǔn)差為97.74%±0.07%,等效能量反射率為98.87%±0.08%,光源非正交角為0.506°±0.050°,橢圓極化角為-0.225°±0.007°與-0.440°±0.008°,放置的旋轉(zhuǎn)角度誤差為-0.297°±0.031°。
【關(guān)鍵詞】：多軸分光鏡組 非線性誤差 分光特性 位置誤差
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH744.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題背景及研究目的和意義10-11
• 1.2 多軸分光鏡組干涉測量的非線性研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 激光光源引起的非線性12-13
• 1.2.2 分光鏡引起的非線性13-15
• 1.2.3 其他光學(xué)器件引起的非線性誤差15-16
• 1.3 多軸分光鏡組測量研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 傳統(tǒng)棱鏡檢測方法17-19
• 1.3.2 新式棱鏡檢測方法19-20
• 1.4 主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 多軸分光鏡組檢測系統(tǒng)的原理和方案22-42
• 2.1 引言22
• 2.2 多軸鏡組分光特性檢測方案22-25
• 2.2.1 同時(shí)分光測量方案23
• 2.2.2 分時(shí)分路測量方案23-25
• 2.3 多軸分光鏡組測量方案理論模型推導(dǎo)25-33
• 2.3.1 激光光源瓊斯矩陣表達(dá)式25-26
• 2.3.2 線偏振器瓊斯矩陣表達(dá)式26-27
• 2.3.3 PBS分光瓊斯矩陣表達(dá)式27
• 2.3.4 全反射面瓊斯矩陣表達(dá)式27-28
• 2.3.5 波片瓊斯矩陣表達(dá)式28
• 2.3.6 鏡面反射瓊斯矩陣表達(dá)式28-29
• 2.3.7 雙路輸出光強(qiáng)表達(dá)式推導(dǎo)29-33
• 2.4 多軸分光鏡組分光特性參數(shù)求解33-41
• 2.4.1 起偏角確定33-37
• 2.4.2 等效能量透射率和反射率求解37-38
• 2.4.3 旋轉(zhuǎn)角度與非正交角求解38-40
• 2.4.4 光源橢圓極化角求解40-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第3章 光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)42-50
• 3.1 引言42
• 3.2 前置放大電路42-44
• 3.2.1 光電探測器選型42-43
• 3.2.2 I-V前置轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)43-44
• 3.3 次級放大電路44-45
• 3.4 真有效值電路45-47
• 3.4.1 有效值檢測方案45-46
• 3.4.2 真有效值芯片的選擇46-47
• 3.4.3 真有效值轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)47
• 3.5 比例調(diào)節(jié)電路47-48
• 3.6 單端轉(zhuǎn)差分電路48-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第4章 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)50-64
• 4.1 引言50
• 4.2 采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)50-52
• 4.2.1 FPGA邏輯電路50-52
• 4.2.2 DSP主控電路52
• 4.3 采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)52-58
• 4.3.1 基于FPGA的采集程序設(shè)計(jì)53-56
• 4.3.2 基于DSP的主控程序設(shè)計(jì)56-58
• 4.4 數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計(jì)58-62
• 4.4.1 基于LabVIEW的上位機(jī)程序設(shè)計(jì)58-61
• 4.4.2 基于MATLAB的數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 第5章 實(shí)驗(yàn)與測量結(jié)果分析64-78
• 5.1 引言64
• 5.2 數(shù)據(jù)采集電路精度實(shí)驗(yàn)64-65
• 5.3 光電轉(zhuǎn)換電路檢測65-73
• 5.3.1 真有效值轉(zhuǎn)換非線性實(shí)驗(yàn)65-68
• 5.3.2 光電轉(zhuǎn)換電路一致性實(shí)驗(yàn)68-71
• 5.3.3 光電轉(zhuǎn)換電路穩(wěn)定性測試71-73
• 5.4 多軸鏡組分光特性檢測試驗(yàn)73-76
• 5.5 測量數(shù)據(jù)誤差分析76-77
• 5.5.1 多軸鏡組透射率和反射率誤差76
• 5.5.2 旋轉(zhuǎn)角度與非正交角求解誤差76-77
• 5.5.3 光源橢圓極化角求解誤差77
• 5.6 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83-85
• 致謝85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：877608