發(fā)布時間：2021-11-09 19:24

　　渦旋光是一種具有螺旋相位波前和中心相位奇點的特殊光場,由于其相位的特殊性,渦旋光的光強呈中心為暗核的圓環(huán)形分布。隨著渦旋光在自由光通信、通信編碼、光學捕獲、光學操縱等領域的快速發(fā)展,利用渦旋光的相位特性開展精密測量的研究也日益增加。隨著高精度零部件在機器制造業(yè)廣泛應用,對物體表面形貌高精度測量的技術需求也與日俱增�；跍u旋光獨特的相位性質,采用渦旋光與相移干涉測量相結合的方法在高精度物體表面形貌測量領域具有應用前景。本文在研究渦旋光各種特性的基礎上,基于渦旋光相移干涉技術進行了物體表面形貌測量的研究�；跍u旋光與平面波干涉理論,本論文設計了渦旋光作為參考光、平面波作為測量光的物體表面形貌測量實驗方案。本方案中利用反射式純相位液晶空間光調制器來產生渦旋光,并通過對液晶空間光調制器加載圖像實現(xiàn)渦旋光的數(shù)字化操控。通過采集渦旋光與平面波的干涉圖像,結合相移干涉原理和解包裹算法來獲得測量物體的表面形貌信息。本論文先利用光學軟件VirtualLab Fusion對設計的方案進行了仿真分析,其中的渦旋光和表面形貌均由液晶空間光調制器編碼產生,經過對比仿真結果和預設形貌,驗證了設計方案的可行性。最后... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

同步獲取兩幅π/2相移干涉圖樣的移相干涉光路[67]

中北大學學位論文9基于壓電陶瓷的移相干涉技術將壓電陶瓷引入干涉測量系統(tǒng)，利用壓電陶瓷的壓電效應，可以使得與壓電陶瓷相連的反射鏡產生伸縮，從而參考光路與測量光路的相位差規(guī)律變化。為如圖1-2所示天津大學的呂曉旭等人設計的基于壓電陶瓷移相器的邁克爾遜干涉儀。He-Ne激光（632.8nm）在準直后，在經分光棱鏡BS1分成兩路光。一路光照射在反射鏡M2后反射后到達分光棱鏡BS3，透射分光棱鏡BS3后入射毛玻璃屏GG，另一路光經分光棱鏡BS2反射到與壓電陶瓷移相器相連的反射鏡M1上，經反射鏡M1反射后到達分光棱鏡BS3，再經分光棱鏡BS3反射后到達毛玻璃屏GG。兩路光在毛玻璃屏GG表面相交發(fā)生干涉形成干涉條紋。分光棱鏡BS4、BS5和BS6組成監(jiān)控光路單元，在光電二極管PD判斷下監(jiān)測相移過程。壓電陶瓷在電壓作用下能夠快速移動，實現(xiàn)納米量級微位移。圖1-2基于壓電陶瓷移相器的馬赫澤德干涉技術[68]Figure1-2Machzedeinterferencetechnologybasedonpiezoelectricceramicphaseshifting[68]研究發(fā)現(xiàn)基于壓電陶瓷的相移技術具有很多優(yōu)點，高分辨率的位移、輸出力大、相應速度迅速以及不發(fā)熱和位移重復性高等[69]。壓電陶瓷移相器設計工藝過程簡單，成本要求相對較低，而且壓電晶體的伸縮特性，能與壓電陶瓷移相器相連的鏡面的移動位移精度達到幾個納米，實現(xiàn)高精度控制，且操作方式簡單，在一定程度上能夠降低測量環(huán)境中振動的干擾。但其也存在一定的缺點，壓電陶瓷具有遲滯現(xiàn)象，由于其升壓與降壓曲線之間存在位移差，這會造成難以成成位移量與電壓的線性關系，導致測量結果存在誤差。壓電陶瓷具有蠕變現(xiàn)象，在控制壓電陶瓷的電壓在一段時間內保持穩(wěn)定時，其改變的位移在一定值會隨著時間而緩慢變化，對于要求精度很高的測量誤差會很大。另外，

中北大學學位論文10外界環(huán)境如溫度的變化都會使壓電陶瓷的輸出位移產生影響。這些因素都是基于壓電陶瓷移相干涉技術誤差產生的來源。對壓電陶瓷相移器進行標定可以在一定程度上消除測量過程中的系統(tǒng)誤差，或者使用反饋系統(tǒng)來矯正測量過程在壓電陶瓷的位移輸出以保證相移的精度[70]。光柵移相干涉技術光柵相移干涉技術是通過在干涉光路中加入衍射元件實現(xiàn)相移的方法。常用的衍射相移器件有衍射光柵和聲光調制器等[71]。如圖1-3所示為Cole.G.C等人在1997年提出了一種基于聲光調制（AcousticOpticalModulator，AOM）的反饋式移相干涉儀。聲光調制器作為一種衍射光柵，是光柵相移技術中典型的相移器件，同時使用聲光調制器件可以用于補償振動誤差。文章中通過使用高速度的光電二極管用于判別干涉時由于振動產生的誤差信號，利用DSP處理后實現(xiàn)聲光調制器實時補償。聲光調制器作為相移器件的相移方法能夠對環(huán)境振動實時監(jiān)控，并且可以快速響應補償振動產生的誤差。同樣，該相移技術也存在其缺點，雖然在一定程度上聲光調制器對誤差有所補償，但是通過這種相位補償?shù)姆绞綍歉缮鏃l紋的對比度下降，聲光調制的拉曼奈斯衍射效應將導致光場的頻率和光強產生變化。因此，這是這種相干涉方法中今后需要中內光電解決的問題。圖1-3基于聲光調制的反饋式移相干涉儀[72]Figure1-3Feedbackphase-shiftinginterferometerbasedonacousto-opticmodulation[72]空間光調制器移相技術空間光調制器是一種衍射元器件，利用外加電壓控制液晶分子的指向方向，從而實

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]單晶硅片超精密磨削表面形貌的測量和表征[D]. 葛琦.大連理工大學 2019
[2]基于結構光照明顯微的多視角表面形貌測量方法研究[D]. 任斐斐.中國科學院大學(中國科學院西安光學精密機械研究所) 2019
[3]基于白光干涉儀三維表面形貌研究[D]. 尹雄.武漢工程大學 2018
[4]正交移相干涉裝置的設計研制與實驗[D]. 趙英明.電子科技大學 2017
[5]渦旋光束產生及深聚焦中的奇點分裂現(xiàn)象研究[D]. 王慧.華僑大學 2016
[6]光軌道角動量模分復用技術在光通信中的應用[D]. 張基彪.電子科技大學 2016
[7]相移干涉術中相移非線性誤差的分析及校正算法的研究[D]. 張濤.哈爾濱工程大學 2015
[8]渦旋光束的特性研究[D]. 陳志婷.燕山大學 2013
[9]液晶光調制器實現(xiàn)光波移相的實驗研究[D]. 顧佳佳.遼寧師范大學 2013
[10]液晶空間光調制器在光學渦旋和共線全息中的應用研究[D]. 薄斌.內蒙古大學 2012



本文編號：3485929