基于光学传递函数的紫外光学系统成像质量测量技术研究

摘要

紫外光电系统的迅速发展要求对其光学系统的成像质量做出准确的评价。本课题采用数字傅里叶分析法，开展紫外波段(260nm-400nm)光学传递函数测量技术的研究。
　　首先，结合光学传递函数测量理论，采用数字傅里叶分析法组建了原理实验的测量装置。用Labview开发了MTF的测量与仿真软件，分析了软件的核心算法——傅里叶变换。并对离散傅里叶变换可能引入的频率混叠与栏栅效应进行了分析。
　　其次，分析了紫外微弱信号的检测技术。通过增强目标辐射强度、对信号源进行调制以及锁相放大、选择高灵敏度的探测器等措施，解决了紫外微弱信号检测的问题。采用Labview进行了仿真，达到了理想的应用效果。
　　然后，针对被测透镜，分别进行了几组最佳焦面测量以及离焦测量，给出了测量结果。提出了三种不同的LSF数据处理方法，通过比较，说明其适用的场合。分析了FWHM(Full Width at Half Maximum)的研究方法，指出了传统计算方法的不足，提出的线性插值法可以得到更高的测量精度。
　　最后，分析了辅助光学系统、狭缝宽度以及探测器等测试组件对测试结果的影响，提出了修正方法。对结果的测量不确定度进行了综合评估，其扩展不确定度为U轴上=0.03, U轴外=0.05。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 课题研究背景和来源

1．2 光学传递函数测量技术的发展现状及趋势

1．3 本课题研究的目的和意义

1．4 课题研究的主要内容

2．光学传递函数的基本概念及测试方法

2．1 光学传递函数的基本概念

2．1．1 线性与空间不变性条件

2．1．2 光学传递函数的定义

2．2 本课题的工程模型

2．3 光学传递函数的测量方法

2．3．1 几种典型的测量方法

2．3．2 各种测量方法的比较

2．4 本章小结

3．实验装置组成

3．1 系统硬件结构

3．1．1 系统结构及工作原理

3．1．2 系统组件及功能

3．2 系统的仿真测试软件

3．2．1 基于Labview的仿真测试软件

3．2．2 仿真测试软件的核心算法

3．3 本章小结

4．紫外微弱光信号检测技术研究

4．1 探测器终端的能量动态范围估算

4．1．1 光源及其光谱辐射亮度

4．1．2 探测器终端的能量范围

4．2 信号源调制技术

4．3 锁相放大技术

4．4 微弱信号增强效果测试

4．5 本章小结

5．测量结果与数据处理

5．1 MTF测量结果

5．1．1 实验条件

5．1．2 最佳焦面的确定方法

5．1．3 MTF测量数据

5．2 线扩散函数的数据处理方法研究

5．3 半高宽的分析方法研究

5．4 本章小结

6．测试组件的误差分析与测量不确定度评估

6．1 辅助光学系统对测试结果的影响

6．2 狭缝宽度的选取及对测试结果的影响

6．2．1 狭缝宽度的选取

6．2．2 狭缝宽度影响的校正

6．3 探测器特征参数对测试结果的影响

6．3．1 探测器的光谱特性对OTF测试的影响

6．3．2 暗电流与背景校正

6．3．3 探测器的线性

6．4 测量结果不确定度评估

6．5 本章小结

7．研究成果总结与展望

7．1 本论文已经完成的研究工作

7．2 创新点

7．3 下一步的研究计划

致谢

参考文献

附录