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双CGH检测凸非球面研究

作　者: 洪小苗
导　师: 郭培基
学　校: 苏州大学
专　业: 光学工程
关键词: 双CGH 非球面检测公差分析莫尔条纹对准
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 127次
引　用: 2次
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内容摘要

三百多年前，自牛顿第一次使用抛物面反射镜取代不能消色差的透镜开始，非球面已经越来越广泛地应用于各种光学系统中。非球面相比球面可以大幅度提高光学系统的性能，包括增强成像质量、使系统小型化、轻量化，随着空间探测技术、先进光学仪器的发展，人们对非球面元件的口径要求越来越大，精度要求也越来越高。然而长期以来，非球面的应用一直受到光学加工和检测技术的限制。尽管目前加工工艺发展迅速，但检测水平却相对滞后，总体上无法满足应用要求。非球面的检测方法虽然己经很多，但都存在着各自不同的局限性。本文针对凸非球面高精度测量的难题，探讨了双计算全息(CGH)检测凸非球面的方法，主要进行了以下几个方面的研究：1、介绍了一般凸非球面检测方法，归纳了前人利用计算全息检测非球面的设计思想和发展过程，为后续的研究方法奠定了基础；2、进行了双CGH检测凸非球面原理性分析，确定了系统的总体设计思路和各光学元部件的设计原则，并针对一实际的凸双曲面，在Zemax软件中设计并优化出检测系统。另外，探讨了该方法用于自由曲面的检测。3、运用误差理论详细进行了实例检测系统的系统误差分析，分析了光路中各部件的加工及装调误差对检测结果的影响，实际测量时，需控制这些误差量，提高检测精度。4、基于频率相近的圆光栅干涉产生莫尔条纹的原理，提出在主全息的外围刻制四组圆光栅付以实现实例系统中两CGH元件高精度对准。阐述了莫尔条纹产生机理，进行了理论模拟，并通过实验证实了该方案的可行性。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 非球面基本理论及应用  10-14
    1.2.1 非球面数学表示  10-11
    1.2.2 非球面度  11-13
    1.2.3 非球面分类及应用  13-14
  1.3 凸非球面检测方法  14-18
    1.3.1 轮廓测量法  14-15
    1.3.2 无像差点法  15-16
    1.3.3 球面透镜补偿法  16-17
    1.3.4 计算全息法(CGH)  17-18
  1.4 论文的结构及主要工作  18-19
第二章 CGH 检测非球面  19-29
  2.1 CGH 概述  19-21
  2.2 CGH 检测非球面发展及国内外现状  21-27
    2.2.1 CGH 检测法发展  21-26
    2.2.2 国内现状  26-27
  2.3 本文研究的检测方法  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章双 CGH 检测凸非球面系统设计  29-36
  3.1 各部件的设计原则  29-30
    3.1.1 投影镜设计  29
    3.1.2 照明系统设计  29-30
    3.1.3 CGH 设计  30
  3.2 实际非球面检测系统设计  30-33
  3.3 CGH 最小刻划间距计算  33-34
    3.3.1 算法思想  33
    3.3.2 程序  33-34
  3.4 双 CGH 检测自由曲面设计  34-35
    3.4.1 实例面形描述  34
    3.4.2 设计结果  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章系统误差分析  36-45
  4.1 CGH 误差  36-40
    4.1.1 CGH 制作误差  36-39
    4.1.2 CGH 装调误差  39-40
  4.2 投影镜和照明系统误差  40-42
  4.3 入射光的倾斜度误差对测量结果的影响  42
  4.4 入射光的准直性能对测量结果的影响  42-44
    4.4.1 会聚光照射 CGH  42-43
    4.4.2 发散光照射 CGH  43-44
  4.5 本章小结  44-45
第五章 CGH 对准研究  45-61
  5.1 莫尔条纹应用  45-46
  5.2 圆光栅莫尔条纹用于 CGH 对准方案  46-54
    5.2.1 圆光栅莫尔条纹产生机理  46-51
    5.2.2 理论模拟  51-54
  5.3 圆光栅间距及倾斜入射平行光对莫尔条纹的影响分析  54-58
    5.3.1 两圆光栅间距对莫尔条纹的影响  55-57
    5.3.2 倾斜入射光对莫尔条纹的影响  57-58
  5.4 实验  58-60
  5.5 本章小结  60-61
第六章总结与展望  61-63
参考文献  63-68
攻读硕士学位期间公开发表的论文  68
参加学术会议  68-69
致谢  69-70

双CGH检测凸非球面研究

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