波面PSD的干涉测试与计算软件研究

论文摘要

传统的面形误差评价指标有峰谷值,均方根值,波面凹凸等,它们有着各自的特点和内在联系。大功率激光器件的出现,使中频面形误差评价受到广泛重视,而传统的评价指标应用在评价中频面形误差上都存在不足。本文研究了可用于中频面形误差评价的功率谱密度的定义和物理内涵、功率谱密度的数值计算方法、功率谱密度在评价中频面形误差时的应用、PSD有效频宽和干涉仪的标定。由傅立叶变换导出了一维和二维功率谱密度计算的公式,对积分式进行离散化,建立功率谱密度计算的离散数学模型。详细分析了PSD有效频宽与采样长度和采样宽度的关系。通过测量干涉仪的频率响应函数得到测量波面的绝对“真”值。编写了"PSD计算软件”：软件具有一定的通用性,可对任何采样数据序列进行PSD计算。软件采用了模块化设计,快速傅立叶算法和直观的人机界面,强大的Visual C++程序开发软件使程序具有良好的可移植性和功能拓展性。通过对两种不同样品的实验测量,测量结果与Zygo Metropro软件的计算结果进行对比,其计算结果表明PSD计算模型正确,窗口函数选择合适,可以接收工程化测量的考核。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光学表面面形误差评价的常用指标
• 1.2.1 峰谷值
• 1.2.2 均方根值
• 1.2.3 中心点亮度
• 1.2.4 功率谱密度曲线
• 1.3 论文的主要内容
• 2 功率谱密度函数的数值计算
• 2.1 引言
• 2.2 功率谱密度的定义
• 2.2.1 功率谱密度概念
• 2.2.2 微观轮廓PSD
• 2.2.3 波面PSD
• 2.3 功率谱密度的计算
• 2.3.1 PSD的数值计算
• 2.3.2 计算平均PSD
• 2.3.3 一维PSD与二维PSD的转换方法
• 2.4 功率谱密度（PSD）的量纲单位及包含的信息
• 2.4.1 功率谱密度的量纲单位
• 2.4.2 功率谱密度曲线中包含的信息
• 2.5 本章小结
• 3 功率谱密度曲线在评价中频面形误差中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 功率谱密度评价指标的发展现状
• 3.3 波前畸变的频段划分及质量评价方法
• 3.4 用PSD曲线评价表面中频误差
• 3.4.1 光学表面质量评价的PSD标准线
• 3.4.2 在评价中频面形误差时PSD曲线的有效频宽
• 3.4.3 采样密度的选择
• 3.5 评价结果的校正
• 3.5.1 平滑及滤波
• 3.5.2 干涉仪标定
• 3.6 本章小结
• 4 功率谱密度计算软件制作编写和测试
• 4.1 引言
• 4.2 功率谱密度计算软件的设计思想
• 4.3 计算软件的流程与算法
• 4.4 功率谱密度计算软件的使用方法和功能测试
• 4.4.1 功率谱密度计算软件的使用方法和功能介绍
• 4.4.2 功率谱密度计算软件功能测试
• 4.5 本章小结
• 5 总结
• 致谢
• 参考文献