环式径向剪切干涉测量系统研究

论文摘要

波面剪切干涉技术是利用待测波面自身的干涉,它是利用一定的装置将具有空间相干性的待测波面分割成两个相同或相似的波面,并在这两个波面之间产生一定的空间错位,在其重叠区域产生干涉条纹。与传统的干涉仪如Twyman-Green干涉仪相比较,剪切干涉仪不但具有灵敏度高、精度高、测量非接触性等共同优点,而且还具有其独特的优势。剪切干涉仪属于等程干涉,对光源无特殊要求,即便是白光光源也比较容易得到对比度较高的剪切干涉图。因其参考光和物光共光路,无需设置专门的参考光路,对温度升降、空气扰动、机械振动都不敏感。大多数剪切干涉仪不受口径限制,从理论上讲,添加一定的辅助元件可以检测任何口径的元件。径向剪切干涉仪可以从单幅干涉图得到原始波前的相关信息。因此,对径向剪切干涉仪进行研究具有重要现实意义。本文的主要研究工作有:（1）论述了径向剪切干涉相比传统干涉仪的优点,国内外关于径向剪切干涉技术的发展现状,在此基础上给出环式径向剪切干涉测量系统的基本结构。（2）列出了波面剪切干涉技术的基本方式,分析了径向剪切干涉基本原理及径向剪切干涉基本类型。（3）通过分析灵敏度与剪切比的关系,分析望远系统放大倍率与剪切比的关系,设计了一个变焦望远系统,并利用此变焦望远系统对径向剪切干涉仪的剪切比进行了选择。（4）分别对环式径向剪切干涉测量系统的各部件进行设计,包括分光镜、激光扩束系统、望远系统、压束系统。并给出了环式径向剪切干涉系统的系统装配图。（5）利用ZEMAX非序列空间对环式径向剪切干涉系统进行了仿真模拟,分析了望远系统的影响。给出了三种剪切光路调节方法,在此基础上完成了对环式径向剪切干涉系统的调校,拍到了径向剪切干涉图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 径向剪切干涉仪国内外发展现状
• 1.2.1 径向剪切干涉仪国外发展现状
• 1.2.2 径向剪切干涉仪国内发展现状
• 1.3 本课题主要研究内容
• 第2章 径向剪切干涉基本原理
• 2.1 波面剪切干涉的基本类型
• 2.2 径向剪切干涉技术的光学原理
• 2.3 径向剪切干涉仪的分类
• 2.3.1 单通径向剪切干涉仪
• 2.3.2 双通径向剪切干涉仪
• 2.3.3 厚透镜径向剪切干涉仪
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于变焦系统的最佳剪切比选择
• 3.1 变焦系统基本原理
• 3.2 剪切比与灵敏度的关系
• 3.3 变焦系统设计实例及剪切比选择
• 3.3.1 变焦望远系统设计实例
• 3.3.2 最佳剪切比的选择
• 3.4 本章小结
• 第4章 环式径向剪切干涉系统光机结构设计
• 4.1 环式径向剪切干涉系统基本构成
• 4.1.1 径向剪切系统基本构成
• 4.1.2 分光镜设计
• 4.2 激光扩束系统设计
• 4.2.1 第一级5 倍扩束系统设计
• 4.2.2 第二级5 倍扩束系统设计
• 4.3 望远系统和光束压缩系统设计
• 4.3.1 望远系统设计
• 4.3.2 光束压缩系统设计
• 4.4 机械结构设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 环式径向剪切干涉测量实验
• 5.1 径向剪切干涉光路调节的基本方法
• 5.1.1 利用反射光控制调节光路
• 5.1.2 利用共光路逼近调整方法调节光路
• 5.1.3 利用横向剪切干涉方法调节光路
• 5.2 环式径向剪切干涉测量系统模拟
• 5.2.1 利用径向剪切干涉系统测量球面
• 5.2.2 望远系统对干涉条纹的影响
• 5.3 环式径向剪切干涉测量实验
• 5.3.1 径向剪切干涉测量实验光路的搭建
• 5.3.2 实验误差分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 环式径向剪切干涉系统组成示意图
• 致谢