用于测量平晶透射波前的夏克哈特曼测试系统的研制

摘要

随着科学技术的发展，各类光学系统对高精密光学元件的需求也不断增多。而光学元件的面形及透射波前作为影响光学系统成像质量的重要参数显得尤为重要。特别是在大口径光学元件的检测中，如何对其进行非接触、快速、在线检测是光学元件加工中必须解决的关键问题。而夏克哈特曼波前传感器能在测量装置的自身震动和空气或外界介质的扰动干扰情况下进行有效的波面定量测量，因此与传统的干涉仪、刀口仪等其它测量仪器相比，不失为解决这一问题的一个较好的选择。夏克哈特曼波前传感器已广泛应用于自适应系统中，并在光学元件和光学系统的测量领域中，它也成为了一个不可或缺的强有力的工具。
　　 本文介绍了哈特曼技术的发展历史与研究现状，详细分析了传感器的基本结构，阐述了以传感器为核心的夏克哈特曼测试技术的基本原理，并在此基础上，针对ICF光学元件现场测试的需求，设计并研制了一种测量光学元件透射波前像差的测试系统。该系统由光源组件和测试组件两部分组成，测试口径为Φ150mm。系统具有粗对准、精对准和校准等功能，使用方便可靠。经实验验证，测量精度可达0.1λ。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 夏克哈特曼技术发展历史

1．3 本论文的主要研究工作

2 夏克哈特曼技术

2．1 研究现状

2．2 基本原理

2．2．1 基本结构

2．2．2 传感器图像处理流程

2．2．3 Zernike多项式及波面拟合

2．2．4 S-H波前传感器的探测误差分析

2．3 检测光学元件和光学系统的应用

2．3．1 元件面形测试结构

2．3．2 测试光学系统成像质量结构

2．3．3 透射波前测试系统结构

2．4 本章小结

3 夏克哈特曼测试系统设计

3．1 系统组成分析设计

3．1．1 被测物

3．1．2 光源

3．1．3 匹配光学系统的设计

3．1．4 波前传感器

3．2 系统结构设计

3．2．1 系统整体结构设计

3．2．2 辅助调试的光路机构设计

3．3 系统功能

3．3．1 系统功能及外观

3．3．2 系统软件

3．3．3 系统操作

3．4 本章小结

4 实验

4．1 调校实验

4．1．1 平行光管调校测试

4．1．2 点光源调校测试

4．1．3 系统初始波前调校测试

4．2 调校实验的目的和结果分析

4．3 波前测量实验

4．4 波前测量实验结果分析

4．5 大口径与小口径之间的像差分析

4．6 本章小结

5 总结

5．1 本文主要工作

5．2 本文工作展望

致谢

参考文献