基于泰伯效应的长焦距测量系统的设计及装调

摘要

长焦距光学元件和光学系统在高功率激光核聚变，光学遥感技术和天文望远镜等方面都有广泛的应用，本文基于泰伯莫尔效应研究长焦距的高精度测量是当今光学测量研究的热点之一。
　　研究了泰伯效应及莫尔条纹技术原理，推导了长焦距测量公式，设计了由准直波前发生器、泰伯干涉仪和成像采集系统组成的长焦距测量系统。分析了准直波前畸变对焦距测量精度的影响，分析了两块Ronchi光栅的间距、栅线夹角等参数对焦距测量精度的影响，优化了长焦距测量系统的参数;根据参数优化的结果设计了系统的关键部件:设计了准直波前发生器，波前质量PV值优于λ/6;设计了光栅的参数:光栅周期、口径和栅线夹角等;根据设计的参数等加工了准直物镜、光栅以及机械装置，并构建了长焦距测量装置。研究了长焦距测量系统的装调方法，根据精度分析结果提出了具体的装调方法，包括用五棱镜扫描法装调准直波前发生器，保证准直波前质量优于λ/6;利用泰伯莫尔效应本身的特性，结合机械调节法和反射球面法装调泰伯干涉仪，使得两Ronchi光栅栅线夹角的精度达到18

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外发展现状及趋势

1．2．1 测量焦距的常规方法

1．2．2 长焦距的测量方法

1．3 论文的主要研究内容

2 长焦距测量系统的原理

2．1 泰伯效应

2．1．1 球面波入射Ronchi光栅的泰伯效应

2．1．2 平面波入射Ronchi光栅的泰伯效应

2．1．3 泰伯距离的极限分析

2．2 莫尔条纹技术

2．2．1 遮光阴影原理解释

2．2．2 频谱原理解释

2．3 基于泰伯效应的长焦距测量原理

2．4 本章小结

3 长焦距测量系统的设计及精度分析

3．1 长焦距测量系统的总体构成

3．2 系统精度分析及几何参数优化

3．2．1 准直波前畸变

3．2．2 几何参数分析

3．2．3 几何参数优化

3．3 测量系统关键部件的设计

3．3．1 准直波前发生器

3．3．2 泰伯干涉系统

3．3．3 成像采集系统

3．4 本章小结

4 长焦距测量系统的装调

4．1 准直波前发生器的装调

4．1．1 Zygo干涉仪检测准直波前质量

4．1．2 五棱镜扫描法检测和控制波前质量

4．1．3 二次测量法

4．2 泰伯干涉系统的装调

4．2．1 光栅间距

4．2．2 栅线夹角的装调

4．3 本章小结

5 实验结果与分析

5．1 测量光路

5．2 应用软件简介

5．3 实验结果

5．3．1 检测系统重复性

5．3．2 检测系统稳定性

5．3．3 检测系统复现性

5．4 外界环境对长焦距测量的影响

5．4．1 振动对测量结果的影响

5．4．2 空气扰动对测量结果的影响

5．4．2 温度扰动对测量结果的影响

5．3 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录