基于子孔径拼接原理检测大口径光学元件技术的研究

摘要

子孔径拼接是利用小口径干涉仪实现大口径光学元件低成本、高分辨率检测的一种有效方法。本文首先对子孔径拼接检测原理进行了详细地研究，并重点介绍了拼接模式的选取及子孔径数目的确定。其次，在对“局部均化误差”算法进行了改进的基础上，利用MATLAB软件编写了拼接算法程序，并利用仿真实验验证了拼接程序的正确性。同时，建立了一套拼接检测系统，展开了大口径平面光学元件的子孔径拼接检测实验研究，实验利用二维分布的9个60mm×60mm子孔径拼接检测120mm×120mm光学元件，检测结果PV值误差为2％，而RMS误差仅为0.27％。对影响拼接精度因素中的子孔径重叠区域大小和拼接模式进行了实验研究，研究结果表明只有在不增加子孔径数目的情况下增大重叠区域面积才能有效地提高拼接精度，并且拼接模式中的并行模式在控制拼接精度方面要优于串行模式。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的研究意义

1.2发展历史和技术现状

1.3发展趋势和应用前景

1.4本论文的主要研究工作

第2章子孔径拼接检测技术研究

2.1子孔径拼接原理

2.2子孔径拼接的分类

2.2.1按子孔径形状

2.2.2按子孔径排列方式

2.2.3按子孔径拼接顺序

2.3子孔径数目的确定

2.3.1子孔径数目确定的依据

2.3.2子孔径数目的确定方法

2.4本章小结

第3章子孔径拼接检测系统

3.1近代干涉检测技术

3.2移相干涉技术

3.2.1移相干涉术的原理

3.2.2移相器

3.2.3相位解包算法

3.2.4绝对检验方法

3.2.5波面参数计算

3.3移相式干涉仪

3.3.1泰曼—格林干涉仪

3.3.2斐索干涉仪

3.4拼接干涉仪

3.4.1QED拼接干涉仪

3.4.2球体球面拼接检测干涉仪

3.5平面子孔径拼接检测系统设计与建立

3.6本章小结

第4章子孔径拼接算法研究与程序设计

4.1算法原理

4.1.1“两两孔径拼接”原理及特点

4.1.2“目标函数”多孔径拼接原理及特点

4.1.3“误差均化”拼接原理及特点

4.1.4“局部均化误差”拼接原理及特点

4.2子孔径拼接检测中倾斜的消除

4.2.1最小二乘法拟合平面消倾斜

4.2.2通过泽尼克多项式拟合系数消倾斜

4.3子孔径拼接检测的精度评价参数

4.3.1传统评价参数

4.3.2泽尼克多项式评价方法

4.3.3波前功率谱密度(PSD)评价方法

4.4拼接程序设计

4.5本章小结

第5章子孔径拼接实验

5.1子孔径拼接模拟实验

5.2子孔径拼接实测数据实验

5.2.1一维实测数据拼接实验

5.2.2二维实测数据拼接实验

5.3本章小结

第6章子孔径拼接误差分析

6.1子孔径测量误差对拼接精度的影响

6.1.1干涉仪随机噪声误差

6.1.2标定误差

6.1.3系统静态误差

6.2重叠区域大小和子孔径数目对拼接精度的影响

6.3拼接模式对子孔径拼接精度的影响

6.4本章小结

总结

参考文献

致谢