计算全息法检测圆柱面研究

【摘要】圆柱面光学元件的子午截面和弧矢截面的光焦度不同，因此它被广泛应用于形成变形图像的光学系统中。近年来，随着强激光系统、同步辐射光束线、线形测试仪器等的迅速发展，人们对圆柱面精度的要求越来越高。然而，圆柱面的应用一直受光学加工和检测技术的限制。尽管目前光学加工技术发展迅速，但圆柱面的检测技术却相对缓慢，总体上无法满足现在的应用需求。因此，高精度的圆柱面检测技术成为制约圆柱面应用的关键问题，研发高精度的圆柱面检测技术也显得尤为迫切。本文针对圆柱面高精度检测的难题，研究了采用会聚光束和计算全息图（ComputerGenerated-Hologram,CGH）组合检测圆柱面的方法，具体的研究内容归纳如下：1、介绍了现有的圆柱面检测方法及各自优缺点，说明了计算全息图的基本原理及制作方法，并详细阐述了国内外利用计算全息法检测圆柱面的发展状况，为后续的检测方法的研究奠定基础；2、提出了一种采用会聚光束和计算全息图组合检测圆柱面的新方法，确定了系统的总体设计思路和原则，并研究了会聚光束和计算全息图刻划间隔的关系。针对一实际的圆柱面，在Zemax软件中设计并优化出检测系统，并分别获得检测计算全息图和校准计算全息图的位相函数，还给出了不同装调误差时校准计算全息图反射波面和参考波面形成的干涉图，以实现计算全息图的精确装调。3、阐述了根据计算全息图相位函数对检测部分和校准部分进行条纹搜索得到计算全息图加工数据文件的方法，并完成了利用激光直写技术制作实例系统中的振幅型计算全息图的制作。4、运用误差理论对设计实例进行了详细的系统误差分析，分析了系统中各光学元件的加工和装调对检测结果的影响。5、利用Zygo干涉仪和加工的计算全息图对圆柱面进行了检测实验，实验结果表明采用会聚光束和计算全息图组合能够简单、快速的高精度检测圆柱面。
【作者】王玮；
【导师】郭培基；
【作者基本信息】苏州大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】计算全息图；圆柱面检测；会聚光束；最小刻划间隔；干涉仪；校准；误差分析；

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