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大腔长波长调谐干涉测试技术研究

作　者: 杨牧
导　师: 朱日宏
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 大腔长波长调谐干涉振动补偿 VC算法随机移相算法
分类号: TN247
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 9次
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内容摘要

随着科技的发展,现代光学系统的口径越来越大,大腔长波长调谐干涉仪作为大口径光学零件的检测仪器,起到了至关重要的作用。另外,由于有些元件需要在布儒斯特角下测量,这时则需要大腔长波长调谐干涉仪。然而大腔长下的波长调谐干涉仪出现了波长分辨率不足、残余振动明显等问题,导致了较大的移相误差,影响了干涉仪检测结果的准确度和精确度。本文针对这一系列问题展开了研究。针对大腔长波长调谐干涉仪波长分辨率不足的问题,采用高精度低噪声稳压电源,提高了波长分辨率。针对大腔长波长调谐干涉仪对残余振动敏感这一问题,本文研究了一种对移相干涉仪的测量结果的后续处理技术(Vibration Compensation Algorithm, VC算法),以减少振动带来的影响。该方法依赖于建立干涉图的一个唯一的空间域描述(又叫做相位误差图),并对其进行谱分析。这种方法计算速度快,不需要附加硬件,可适用于任一移相算法,对大腔长波长调谐干涉仪的振动误差产生了10倍以上的抑制效果。针对大腔长波长调谐干涉仪容易产生移相误差这一问题,本文研究了一种从随机移相干涉图中提取相位分布信息的改进的随机移相算法。该算法基于最小二乘迭代原理,通过把帧与帧之间的迭代和像素与像素之间的迭代分离,解决了现有迭代算法的限制。并且,即使在移相量完全随机的情况下,只利用三幅移相干涉图也能稳定的收敛和精确的提取相位,具有简单、快速而且完全自动化的特点,有效地解决了大腔长波长调谐干涉仪的移相误差问题。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 引言  7-11
  1.1 课题的研究背景  7-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 论文的主要研究内容  10-11
2 大腔长波长调谐干涉仪  11-24
  2.1 移相干涉术  11-16
    2.1.1 移相方式  12-14
    2.1.2 移相算法  14-16
  2.2 波长调谐移相干涉仪原理  16-17
  2.3 波长调谐激光器及大腔长对测量的影响  17-21
    2.3.1 波长调谐原理  19
    2.3.2 腔长对测量的影响  19-20
    2.3.3 高精度低噪声直流电压源  20-21
  2.4 波长调谐干涉仪的标定  21-24
    2.4.1 时域傅里叶变换标定的原理  21-23
    2.4.2 波长调谐移相干涉仪标定实验  23-24
3 大腔长干涉仪的振动补偿算法  24-41
  3.1 移相算法在振动情况下的波纹效应  24-25
  3.2 振动补偿算法原理  25-33
    3.2.1 移相干涉术的相位误差图  26-27
    3.2.2 初级振动分量  27-29
    3.2.3 用相位误差图来消除振动带来的误差  29-33
  3.3 VC算法的仿真与应用  33-41
    3.3.1 VC算法对Hariharan五步法的仿真  33-38
    3.3.2 VC算法对大腔长波长调谐干涉仪的应用  38-41
4 随机移相算法  41-49
  4.1 随机移相干涉图相位提取的改进迭代算法  41-45
  4.2 随机移相算法的仿真  45-46
  4.3 随机移相算法应用于大腔长波长调谐干涉测量  46-49
5 全文总结  49-50
致谢  50-51
参考文献  51-54

大腔长波长调谐干涉测试技术研究

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