光学平面与五棱镜绝对检验方法研究

摘要

对于光学平面面形的检测，目前普遍采用的干涉测量法需要一块高精度的参考平面作为标准，是一种相对检测方法，其测量精度受到参考面精度限制。为了获得被测平面的绝对面形分布，提出了一种基于两平晶的平面绝对检验方法，即在菲索干涉仪上利用两块平晶的三个表面实现平面的绝对检验测量。该方法仅需要两块平晶就可以完成垂直方向上的面形测量，同时获得高频与低频信息。再通过增加一次旋转测量，就可获得整个面的面形分布。由于仅需要两块平晶就可实现平面绝对检验，因此可将该方法应用到Ф600mm大口径平面标定以及干涉仪参考面校准等场合。此外，将绝对检验思想引入五棱镜使用角测量中，并设计了两镜互检法与三镜互检法实现五棱镜使用角的绝对检验。 利用基于两平晶的平面绝对检验法，获得了两块平晶三个表面的绝对面形分布，给出了实验结果与误差分析，测量精度优于λ/500。将该方法实际应用于Ф600mm大口径平面测量。为了验证该方法的正确性，利用Zygo自带的三面互检程序的实验结果与之比对，表明面形测量结果在垂直方向上相差0.001λ(rms)，在水平方向上相差0.003λ(rms)。在五棱镜使用角测量实验中，分别使用两镜法与三镜法测量了五棱镜的使用角，获得了五棱镜使用角的绝对值，两种方法测量结果偏差小于0.2

目录

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论文说明:图表目录

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1.绪论

1.1课题的研究背景

1.2平面相对检验法

1.2.1牛顿环和牛顿干涉仪测量法

1.2.2菲索干涉仪测量法

1.2.3泰曼-格林干涉仪测量法

1.2.4刀口阴影法

1.3平面绝对检验法

1.3.1液体平面法

1.3.2三面互检法

1.3.3两平晶方法

1.4平面绝对检验的应用

1.5本论文的主要任务

2.基于两平晶的平面绝对检验

2.1两平晶测量原理

2.1.1测量原理

2.1.2实验方案

2.2理论模拟

2.2.1模型建立

2.2.2实验仿真

2.2.3精度分析

2.3实验

2.3.1实验系统

2.3.2测量步骤

2.3.3数据处理

2.4本章小结

3.实验与误差分析

3.1误差分析

3.1.1干涉仪随机误差

3.1.2材料均匀性

3.1.3角度旋转误差

3.1.4 Zernike多项式拟合误差

3.1.5平晶楔角的影响

3.2验证实验

3.2.1 Zygo三面互检

3.2.2结果分析

3.3两平晶绝对检验在实际测量中的应用

3.3.1大口径平面的绝对检验应用

3.3.2大口径平面的绝对检验实验

3.3.3两平晶方法的其他应用

3.4本章小结

4.五棱镜使用角的绝对检验

4.1五棱镜的使用角

4.2五棱镜使用角检验的一般方法

4.2.1双测微自准直望远镜法

4.2.2精密测角仪法

4.2.3双反射镜辅助的双自准直仪法

4.2.4干涉仪上的相对测量法

4.3五棱镜使用角的绝对检验方法

4.3.1两镜法

4.3.2三镜法

4.4实验

4.4.1实验装置

4.4.2实验结果与分析

4.5误差分析

4.5.1五棱镜的位置误差

4.5.2侧垂的误差

4.6本章小结

5.总结和展望

5.1论文总结

5.2有待解决的问题

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

参考文献