径向剪切干涉波面重构算法研究

论文摘要

本文研究了基于径向剪切干涉技术的波面检测系统,所研制的径向剪切干涉仪采用二维傅里叶变换法对单幅干涉图进行相位提取,通过径向剪切波面重构迭代算法来复原真实的待测波面。论述了二维傅里叶变换法的基础理论,对其处理过程中存在的混叠效应、滤波器的选取、滤波带宽、载波频率以及相位解包等方面进行着重分析。根据径向剪切干涉波面的特征得到波面迭代重构算法,并通过仿真实验分别对在不同迭代次数、不同径向剪切比、不同畸变量下波面的重构结果与重构精度进行分析,结果表明可以得到很高的迭代精度,为径向剪切干涉仪的光学设计提供相应参考。采用VC++6.0等工具实现径向剪切干涉分析处理软件对径向剪切干涉图进行采集、波面相位提取、波面迭代重构与测量结果显示输出等功能,软件具有较高的测量精度、较高的运行处理速度以及简易友好的人机对话界面等特点。通过实验对不同条纹数的径向剪切干涉图进行分析,来标定选取合适的干涉条纹数作为测量依据。为了对径向剪切干涉波面重构分析处理软件进行测试分析,将测量结果数据与Zygo干涉仪的测量结果数据进行对比,可以得到径向剪切干涉仪波面重构分析处理软件具有较高的重构精度,所得数据结果真实、可信。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 波面检测技术
• 1.2.1 哈特曼检测
• 1.2.2 横向剪切干涉
• 1.2.3 径向剪切干涉
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 单幅干涉图的相位提取
• 2.1 二维傅里叶变换相位提取
• 2.2 滤波器的选取
• 2.3 中心频率的确定
• 2.4 滤波带宽
• 0的选取'>2.5 载波频率f₀的选取
• 2.6 相位解包
• 2.7 本章小结
• 3 径向剪切干涉波面重构算法
• 3.1 基本原理
• 3.2 波面迭代重构算法
• 3.3 波面重构仿真
• 3.3.1 不同迭代次数
• 3.3.2 不同径向剪切比
• 3.3.3 不同波面畸变量
• 3.3.4 改进迭代算法的仿真
• 3.4 本章小结
• 4 径向剪切干涉仪系统
• 4.1 系统结构
• 4.2 干涉条纹采集系统
• 4.2.1 硬件系统
• 4.2.2 软件系统
• 4.3 波面重构分析处理软件
• 4.3.1 软件处理流程
• 4.3.2 软件主界面
• 4.3.3 软件功能设计
• 4.4 本章小结
• 5 实验数据及分析
• 5.1 不同条纹数分析
• 5.2 条纹数的选取
• 5.3 系统改进措施分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 研究工作的总结
• 6.2 今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献