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移相式斐索中波红外干涉仪关键技术及应用研究

作　者: 朱波
导　师: 高志山
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 光学测量中波红外斐索干涉仪移相干涉术
分类号: TH744.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

红外干涉仪在球面及非球面元件的高精度检测中有着不可或缺的作用,而中波红外干涉仪因其波段的特殊性,更是在军事、航天、能源等领域的光学应用中有着独特地位。本文应国内行业需要,重点研究中波红外干涉仪研制中的关键技术。总结了红外干涉仪尤其是中红外干涉仪的国内外发展现状,通过对红外干涉仪的原理分析。在现有斐索型干涉仪的基础上提出了口径100mm的移相式斐索中波红外干涉仪的设计方案,主要包括了光路的设计(双三角式转折光路)及移相算法的分析和改进。研究了移相式斐索中波红外干涉仪的装调、大伸长量移相器的机构标定测试及中红外激光干涉系统杂散光等系列问题。建立了波长为4.41μm,口径为φ100mm的移相式中红外干涉测量系统。同时开展了应用测试研究,测试了口径为φ20mm的非球面元件的面形误差、口径为φ30mm的硫系玻璃的折射率均匀性,给出了测试结果的三维波面图。应用近似理想的标准平面与球面对该中波红外干涉测量系统进行了不确定度分析,系统测量的不确定度达λ/169(λ=4.41μm)。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-15
  1.1 课题的研究背景  7-9
  1.2 国内外红外干涉仪的发展现状  9-13
    1.2.1 国外红外干涉仪发展现状  9-11
    1.2.2 国内红外干涉仪发展现状  11-13
  1.3 课题来源与研究内容  13-15
    1.3.1 课题来源  13
    1.3.2 研究内容  13-15
2 移相式斐索中波红外干涉仪光路方案设计和移相算法  15-23
  2.1 双三角型型红外干涉仪光路方案设计  15-20
    2.1.1 光束扩束准直系统  16-17
    2.1.2 对点测试双三角型成像光路  17-18
    2.1.3 红外标准球面透镜  18-20
  2.2 相位提取算法分析设计  20-22
    2.2.1 现有移相算法分析  20-21
    2.2.2 移相式斐索中波红外干涉仪移相算法选择  21-22
  2.3 本章小结  22-23
3 移相式斐索中波红外干涉仪仪器调试与若干关键技术  23-35
  3.1 硬件参数选择  23-25
    3.1.1 干涉仪激光器  23-24
    3.1.2 干涉仪探测器  24-25
  3.2 装调方案及过程  25-27
  3.3 干涉仪移相器标定  27-31
    3.3.1 移相器自动在线标定原理  27-29
    3.3.2 中波红外干涉仪移相器非线性校正  29-31
  3.4 移相式斐索中波红外干涉仪杂散光讨论  31-34
    3.4.1 保护玻璃引起杂散光条纹机理分析  32-34
    3.4.2 保护玻璃杂散光条纹处理  34
  3.5 本章小结  34-35
4 移相式斐索中波红外干涉仪应用研究  35-50
  4.1 移相式斐索中波红外干涉仪检测非球面  35-36
  4.2 移相式斐索中波红外干涉仪测量材料均匀性  36-40
    4.2.1 斐索式干涉仪检测材料均匀性原理  36-38
    4.2.2 中红外材料均匀性检测实例  38-40
  4.3 移相式斐索中波红外干涉仪误差分析  40-49
    4.3.1 仪器干涉系统光学质量、重复性、最佳估计值  40-42
    4.3.2 不确定度  42-45
    4.3.3 移相式斐索中波红外干涉仪系统误差实测  45-49
  4.4 本章小结  49-50
5 总结与展望  50-52
  5.1 本文所做的工作  50-51
  5.2 本文主要创新点  51
  5.3 展望  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
附录  56

移相式斐索中波红外干涉仪关键技术及应用研究

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