激光波面径向剪切干涉技术研究
干涉技术是以光波干涉原理为基础进行测试的一门技术.与一般的光学测试技术相比较,干涉测试技术具有更高的测试精度和测量灵敏度,并且绝大部分的干涉测试都是非接触的,不会对被测元件带来表面损伤和附加误差.与传统的干涉测量技术相比较,径向剪切干涉测试技术不需要参考光束,对温度升降、空气流动、地面震动等环境影响不敏感,只要改变剪切比,测量精度也随之改变.相比传统干涉仪有其独特优点,在气体温度场分布测量、激光参数诊断、光学镜面现场加工等方面发挥了其独特的优势.考虑到以上优点及应用,激光波面的径向剪切干涉技术一直是科研工作者所关心的热点.为了进一步优化径向剪切干涉系统的特性,有必要对径向剪切干涉技术进行深入研究.本论文的主要内容可以归结为下面几个方面:(1)调研了波前测试的基本技术,分析对比了各自的特点和应用范围,选择以径向剪切干涉技术作为高功率激光瞬态波前高精度测试手段;综合阐述了径向剪切干涉技术的测量原理.分析了剪切波面的特征,对于径向剪切干涉技术波面恢复(重建)的几种方法进行了阐述,最后选择了迭代法来仿真分析波面(波前)重构精度.(2)对影响波面恢复(重建)精度的几个因素进行了分析:首先,阐述了Zernike系数和赛德尔像差系数所代表的像差含义,然后理论推导了Zernike系数和赛德尔像差系数之间的相互转换.其次,分析了在简单波面(波前)和复杂波前(波面)情况下Zernike多项式的阶数对波前(波面)拟合精度的影响.再次,分析了径向剪切比?的选择对待测波前(波面)拟合精度的影响.最后,分析了迭代次数的多少对待测波前(波面)拟合精度的影响.通过仿真分析得出结论:得出结论:1)合适的剪切比可以简化迭代运算,提高运算速度;2)与小畸变波面重构相比,残差波面PV值达到相同精度时,大畸变波面重构需要更多的迭代次数.3)待测波面的PV值大于10λ时,剪切比应在0.7以上,PV值大于6λ小于10λ,剪切比在0.5到0.7之间,PV值小于6λ,剪切比小于0.5.(3)根据理论分析和实际工程,采用ZEMAX设计了径向剪切干涉光学系统.
- 作者：
- 王宇飞
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
- 专业名称：
- 光学工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 达争尚；吴国俊
- 中图分类号：
- O436.1
- 关键词：
- 波前(波面)检测；径向剪切干涉
- wavefront measurement； radial shearing interference