菲索干涉系统精度分析
文献类型：学位论文
| 作者 | 曹晓君 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006 |
| 授予单位 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 |
| 导师 | 朱健强 |
| 关键词 | Fizeau干涉仪 环形光源 波前误差 位相分布 系统误差 测量误差 |
| 中文摘要 | 在光学检测过程中，高质量光学件面形精度的实现，除了依赖于良好的加工工艺外，还要求测试系统能够精确重现光学元件面形指标，以避免引入显著的测量误差。干涉仪作为光学面形检测的基本技术，具有方便、快捷、信息量大和无损伤检测等优点，已经得到了广泛的应用。但是，在干涉检测过程中，干涉系统的结构参量、元件面形误差会对测量产生很大的影响，导致测量结果偏离被测件。精确再现光学元件面形，对干涉仪系统结构进行精度分析，建立干涉测量误差和系统结构关联度，进一步去除测量中引入的系统误差，提高检测精度，成为一项亟待解决的难题。 由于光束传输的复杂性，对干涉仪进行系统分析，并建立高精度的测量方法具有很大难度，直到八十年代，才开始出现对系统误差的部分论述。本文针对Fizeau干涉结构，对干涉光源进行了分析。基于干涉系统参量，通过数值模拟和理论分析方法，分析了干涉系统结构，得出了系统参量对测量结果的影响，并建立了提高系统精度的方法。本文的主要工作和成果包含以下几个内容： 1. 论述Fizeau干涉系统的测量需求。使用Zemax设计软件模拟了传统Fizeau干涉仪，对分束器、参考面和准直镜的可调整量对波前误差测量的影响进行了模拟分析。依据模拟结果得出波像差关系曲线，初步建立了干涉系统参量与测量结果关联度。 2. 基于环形光源离轴照明方法，对环形光源干涉特性进行了分析，该方法具有抑制杂散光相干、提高信噪比、降低测量误差等的优点。通过范西特—泽尼克定理对环形光源与准点光源空间相干度进行对比，得出环形光源干涉仪光场分布及对比度表达式，模拟了离轴照明方法对测量误差的影响，并对影响干涉检测结果的环形光源宽度、环形光源半径及干涉腔腔长等参量关系进行分析。 3. 在忽略分束器、孔径光阑、成像物镜影响的情况下，就Fizeau干涉系统进行波像差理论分析。将一个复杂的干涉系统转换为沿相同方向传播的简单光路，得到了参考光和被检光束通过形变面的波前误差传递光路。依据菲涅尔近似方法，分别在干涉仪进行反射和透过检验时，分析了标准镜、准直镜和结构参量对测量结果误差的影响，分析了两相干光束的波前传播情况，得到探测器上的参考光和被检光波前位相分布，进而得到了干涉面上的系统波前误差和被测波前误差的表达式。通过理论计算进一步去除干涉仪系统误差，得出干涉检测结果和系统参量的关系。同时对干涉结构参量之间的关系进行了分析，得到测量误差的优化表达式，建立准直镜误差容限表达式及关系曲线。 4. 建立了精确确定待测光学系统聚焦面的方法和装置，该装置也可以实现待测系统的像差检测。 进行Fizeau干涉系统研究，有助于光学结构设计人员深入了解干涉仪的误差传递及测试误差来源、有助于整个干涉结构设计精度的提高。另外，可以在很大程度上提高检测精度，减小被检测面形的测量误差，促进光学技术的发展。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.siom.ac.cn/handle/181231/15615]  |
| 专题 | 上海光学精密机械研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曹晓君. 菲索干涉系统精度分析[D]. 中国科学院上海光学精密机械研究所. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：上海光学精密机械研究所
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