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衍射光栅杂散光测试仪模型设计及性能评价方法研究

作　者: 翟珊珊
导　师: 唐玉国
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 光栅杂散光 杂散光测试仪 ASAP软件 仪器杂光 杂光抑制
分类号: TH744.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


光栅杂散光是评价光栅品质的重要性能指标，其测量一直是光栅研制领域的难题。为解决光栅杂散光高精度测量问题，长春光机所于近期启动自主研制测量光栅杂散光的专用仪器——衍射光栅杂散光测试仪。如何排除仪器自身杂光辐射对测量带来的干扰，实现光栅杂散光的直接测量是该仪器研制的重点和难点。作为仪器研制工作的前期设计，本文深入研究了光栅杂散光测试仪光学机械结构设计及仪器杂光的抑制，主要完成了以下工作：第一，对比国内外不同的光栅杂散光检测方法，并基于标量衍射理论和经典Fresnel-Kirchhoff衍射理论，对光谱仪器中的光栅杂散光进行了理论分析，提出了平行光照射条件下非空间布局的测量系统模型。第二，为实现宽波段（200~1000nm）、不同口径（15×15mm2~200×200mm2）的平面光栅杂散光测量要求，设计了光栅杂散光测试仪测量系统的光学机械结构；利用ASAP软件建立了紫外单色光入射下测量系统的散射模型。第三，利用ASAP软件对测量系统散射模型进行仿真计算，分析仪器杂光的主要来源及散射路径，据此提出了用于降低仪器散射光和光栅多次衍射光的遮光罩、叶片、光阑、光学陷阱等四种杂光抑制结构，并对增加抑制结构前后的仪器杂光相对强度进行了对照分析。第四，利用软件建模、仿真并对结果进行计算分析，提出了仪器杂光有效抑制措施及改善途径，为仪器实际研制提供了指导作用。这些研究成果将为实验室高精度衍射光栅杂散光测试仪的研制，提供理论基础和设计依据。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第1章 绪论  12-20
  1.1 论文研究背景及意义  12-13
  1.2 研究现状及发展趋势  13-18
    1.2.1 国外研究现状  13-16
    1.2.2 国内研究现状  16-17
    1.2.3 发展趋势  17-18
  1.3 论文主要研究内容和结构  18-20
    1.3.1 论文的主要内容  18-19
    1.3.2 论文的结构安排  19-20
第2章 光栅杂散光测试仪设计原理及技术要求  20-30
  2.1 光栅杂散光测试仪设计的理论基础  20-22
  2.2 光栅杂散光测试仪技术要求  22-27
    2.2.1 设备功能及性能指标  22-23
    2.2.2 设备系统组成  23-27
      2.2.2.1 光源和能量监视系统  24
      2.2.2.2 扩束变焦系统  24-25
      2.2.2.3 前置单色光输出和能量控制系统  25-26
      2.2.2.4 测量系统  26
      2.2.2.5 接收系统  26-27
      2.2.2.6 控制系统  27
  2.3 本章小结  27-30
第3章 光栅杂散光测试仪模型设计  30-46
  3.1 测量系统光机模型设计  30-38
    3.1.1 测量系统总体介绍  30-32
    3.1.2 测量系统光学设计与仿真建模  32-37
    3.1.3 测量系统机械设计与仿真建模  37-38
  3.2 测量系统散射模型设计  38-45
    3.2.1 ASAP 简介  38-40
    3.2.2 双向反射分布函数 BRDF  40-43
    3.2.3 测量系统散射模型详细参数设计  43-45
  3.3 本章小结  45-46
第4章 光栅杂散光测试仪杂光分析及抑制方法研究  46-64
  4.1 仪器杂光水平评价指标  46-48
    4.1.1 常用杂光分析指标  46-47
    4.1.2 光栅杂散光测试仪杂光水平评价指标  47-48
  4.2 仪器杂光来源分析  48-50
    4.2.1 关键表面及杂光定性分析  48-49
    4.2.2 仪器杂光来源定量分析  49-50
  4.3 仪器杂光抑制措施  50-57
    4.3.1 仪器散射光抑制方法  50-55
      4.3.1.1 遮光罩结构设计  50-52
      4.3.1.2 叶片结构设计  52-55
    4.3.2 光栅多次衍射光抑制方法  55-56
      4.3.2.1 光阑结构设计  55
      4.3.2.2 光学陷阱结构设计  55-56
    4.3.3 完整系统的杂光抑制措施  56-57
  4.4 采取抑制措施后仪器杂光分析  57-59
  4.5 仪器关键元件的指标要求  59-62
  4.6 本章小结  62-64
第5章 总结与展望  64-66
  5.1 论文工作总结  64-65
  5.2 展望  65-66
参考文献  66-70
在学期间学术成果情况  70-71
指导教师及作者简介  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器 > 物理光学仪器 > 光谱仪器
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