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补偿法检测非球面的若干关键技术研究

作　者: 郭培基
导　师: 余景池
学　校: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
专　业: 光学
关键词: 补偿法非球面检测小尺寸、大偏离量非球面补偿器光学均匀性高精度测量大曲率半径面长焦距发生器柱面镜补偿器调整计算机辅助分析
分类号: TH744
类　型: 博士论文
年　份: 2000年
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内容摘要

补偿法是高精度光学非球面检测的一种主要方法，本文针对补偿法检测非球面时必需解决的几个关键技术进行了研究，为高精度补偿器的设计与研制成功提供了有力的技术支持。补偿法检测非球面的核心部件是高精度的补偿器，而为得到高精度的补偿器，必需解决如下几个关键技术： 1．在光学设计的同时必须要考虑补偿器设计的可能性，本文以新一代高密度光盘系统的大数值孔径读出物镜的设计为例说明上述两者之间的密不可分；补偿器各参数的公差要求应低于现有的工艺水平，本文对所设计物镜的小尺寸、大偏离量非球面模芯的补偿器进行了详尽的分析，结果表明在现有的工艺水平下提出的补偿器结构能满足检测的需要。 2．高精度补偿器的光学材料光学均匀性必需进行严格的定量检测，为此本文研究了光学玻璃材料光学均匀性的高精度检测技术，成功研制了国内首台大口径（口径可达300mm）、高精度的数字光学均匀性测量仪，其检测精度可达1×10^-6，从而成功解决了高质量光学材料光学均匀性的高精度测量问题；另外本文还提出了两种新的光学玻璃材料光学均匀性的绝对测量方法。 3．在高精度补偿器中有时难以避免的要用到大曲率半径面，而这种表面的检测是光学检测中的一个难题，本文提出了一种基于折射率微差原理的长焦距发生器，其对曲率半径的检测精度可优于0.1％，对面形的检测精度可达到λ/150（RMS）。从而成功解决了大曲率半径面（特别是凸面）的高精度测量问题。 4．补偿器和被检面之间的相对位置关系到检测结果是否正确，本文以调整较为困难的非轴对称光学元件为例，采用计算机辅助分析的方法研究了凹柱面镜补偿法检测时补偿器的调整，得到了满意的结果，这为今后高精度离轴非球面检测时的计算机辅助调整打下了坚实的基础。综上，本文解决了补偿法检测非球面时必需解决的几个关键技术，这必将中国科学院博士学位论文摘要提高我国检测高精度检测非球面的能力，促进我国非球面的研制与应用，这对提高我国国防工业、光电信息业的竞争能力有重要意义。

全文目录

中文摘要  3-5
英文摘要  5-12
第一章绪论  12-23
  1．1 引言  12
  1．2 非球面的检测  12-17
  1．3 补偿法检测非球面的关键技术  17-19
  1．4 本论文的研究内容及研究的意义  19-20
  参考文献  20-23
第二章小尺寸大偏离量的非球面检测用补偿器设计  23-50
  2．1 引言  23-24
  2．2 大数值孔径光学头读出物镜设计与检测  24-34
    2．2．1 单片非球面读出物镜的设计  24-27
    2．2．2 DVD光学头读出物镜的设计  27-32
      2．2．2．1 DVD光学头读出物镜的参数及其确定  27-28
      2．2．2．2 物镜设计  28-31
      2．2．2．3 透镜的容差分析  31-32
    2．2．3 DVD光学头读出物镜的波像差检测方案  32-34
  2．3 小尺寸大偏离量的气球面检测用补偿器设计  34-45
    2．3．1 补偿法零检验原理  34-35
    2．3．2 被检模芯非球面的分析及其检测方法的选用  35-38
    2．3．3 检观小尺寸、大偏离量非球面的补偿器设计  38-42
    2．3．4 补偿器的精度分析  42-45
  2．4 本章小结  45-48
  参考文献  48-50
第三章光学玻璃光学均匀性测量  50-67
  3．1 引言  50
  3．2 国内光学均匀性测量现状及存在的问题  50-51
  3．3 大口径光学均匀性测量仪的研制  51-60
    3．3．1 测量原理的选择  51-53
    3．3．2 大口径光学均匀性测量仪的组成  53-54
    3．3．3 干涉图数据处理方法与原理  54-57
    3．3．4 数据处理流程  57-58
    3．3．5 实测结果  58-60
  3．4 利用Zygo干涉仪的光学均匀性测量数据处理程序  60-63
  3．5 两种新的光学均匀性绝对测量方法  63-65
  3．6 本章小结  65
  参考文献  65-67
第四章补偿器中的大曲率半径面检测  67-77
  4．1 引言  67
  4．2 大曲率半径面的常用检测方法及其存在的问题  67-68
  4．3 利用长焦距发生器的高精度检测方法  68-70
  4．4 长焦距发生器检测法的精度分析  70-75
    4．4．1 曲率半径的检测精度分析  70-71
    4．4．2 球面面形的检测精度分析  71-75
  4．5 本章小结  75
  参考文献  75-77
第五章柱面镜补偿检测中的调整技术  77-88
  5．1 引言  77
  5．2 柱面镜的主要检测方法  77-78
  5．3 用常用干涉仪检测柱面镜的方法  78-80
  5．4 补偿法检测凹柱面镜中的计算机辅助调整技术  80-86
    5．4．1 检测的光路  80-81
    5．4．2 调整的理论分析计算  81-84
    5．4．3 调整的过程  84-85
    5．4．4 最后调整结果及结论  85-86
  5．5 本章小结  86
  参考文献  86-88
第六章总结  88-90
  6．1 论文的研究成果  88-89
  6．2 论文的主要创新点  89-90
附录  90-92
致谢  92

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