基于平面干涉儀的長曲率半徑測(cè)量方法研究.pdf

1、球面光學(xué)元件的曲率半徑是其重要的光學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)之一。隨著大型光學(xué)系統(tǒng)如大型望遠(yuǎn)系統(tǒng)、巨型激光器的發(fā)展，使用的長曲率半徑球面元件越來越多，對(duì)球面元件曲率半徑的精度要求也越來越高。光學(xué)干涉測(cè)量技術(shù)是非接觸式測(cè)量長曲率半徑的主要方法之一，具有高精度、高靈敏度等特點(diǎn)。
　　本文圍繞四十米左右的曲率半徑的精密測(cè)量技術(shù)研究為中心，以曲率半徑標(biāo)稱值為41400mm、Taylor Hobson輪廓儀測(cè)試結(jié)果為41350mm的激光器諧振腔反射鏡為研究

2、對(duì)象，基于數(shù)字平面干涉儀測(cè)量平臺(tái)，以傳統(tǒng)牛頓環(huán)法為基礎(chǔ)，開展了長曲率半徑高精度測(cè)量方法研究。為了克服經(jīng)典牛頓環(huán)法條紋過密和變異牛頓環(huán)法需要實(shí)球面樣板的缺點(diǎn)，提出了虛擬牛頓環(huán)（參考曲率半徑數(shù)字產(chǎn)生）與現(xiàn)實(shí)牛頓環(huán)（實(shí)際樣品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）復(fù)合的莫爾變異牛頓環(huán)求解曲率半徑的方法。為了有效提取莫爾變異牛頓環(huán)的暗環(huán)位置，采用二階極坐標(biāo)變換將圓載頻莫爾條紋轉(zhuǎn)化成等間距直條紋和傅里葉頻譜分析方法，得到了被測(cè)對(duì)象的曲率半徑一維分布結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)精度為0

3、.5％。為了有效利用干涉圖二維數(shù)據(jù)信息，引入移相干涉波面恢復(fù)的方法，提出了莫爾移相波前差分法，計(jì)算虛實(shí)牛頓環(huán)表征的兩球面之間差分波面，據(jù)專用曲率半徑計(jì)算模型，求取了長曲率半徑的二維分布結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)精度為1.1％。針對(duì)長曲率半徑球面反射返回波面與參考平面波之間存在的回程誤差，應(yīng)用ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)，建立長曲率半徑球面的干涉測(cè)試多重結(jié)構(gòu)模型，分析長曲率球面元件引入的回程誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提出了回程誤差補(bǔ)償方法。經(jīng)過回程誤差