屋脊棱镜偏振像差测试仪设计

【摘要】屋脊棱镜广泛的应用于望远系统中,起着倒像转像的作用同时具有折叠光路以达到紧凑仪器结构的效果,但是由于偏振像差的存在会影响仪器的成像质量。随着屋脊棱镜应用的拓宽,如何有效测量,描述和评价屋脊棱镜的偏振像差特性成为关键问题。本文设计了一种屋脊棱镜偏振像差测试仪,该测试仪功能实现了能同时给出被检测物理量——屋脊棱镜Jones矩阵元B因子的大小、精度达到0.1×10-4rad的峰值偏移量、精度优于1°的屋脊面反射相移差三个参数在可见光波段随波长的变化数值；能给出可见光波段波长的零级衍射光斑等强度图,光斑的边缘检测图,灰度处理图以及光强分布二维和三维图。本文具体的研究内容有：(1)由屋脊棱镜的两路Jones矩阵分析得到的可以表征偏振像差的单一因子B,由B因子可以得到表征屋脊棱镜偏振像差的方法,以及B值与衍射光强分布、衍射光斑峰值偏移量以及屋脊面相移差之间的关系,建立B因子的检测方案。(2)设计了折反射式紧凑型光源准直系统,实现将发散角为±70°的卤钨灯光源准直汇聚得到发散角为小于2°、出射光斑直径为5mm照度均匀的平行光源。(3)设计了以AT89C2051单片机为控制核心的步进电机控制器和波长可调滤光片为基础的波长扫描系统,该系统在硬件电路和软件控制下实现波长以4nm为间隔精度的波长扫描。(4)选择高性能CCD采集光线经过屋脊棱镜后的衍射光斑图,利用Matlab对检测结果进行数据分析。最后,对文中设计的偏振像差测试仪进行了结构的优化,利用所设计的测试仪系统对不同屋脊棱镜的偏振像差特性进行测量,对可能造成的误差进行分析,得到实验和理论的一致性,验证了设计的可行性。
【作者】杨凯；
【导师】卢进军；
【作者基本信息】西安工业大学，精密仪器及机械，2014，硕士
【关键词】屋脊棱镜；偏振像差；Jones矩阵；准直系统；步进电机；Matlab；

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