平面光學(xué)元件表面面形參數(shù)測量評價研究.pdf

1、密級玉分類號盟Z壘!凰西步≥專4毫’心氈Sb《夕XIANTECHNoLoGICALUNIVERSITY碩士學(xué)位論文題目：平面光學(xué)元件表面面形參數(shù)測量評價研究作者：劉佳妮指導(dǎo)教師：田愛玲教授申請學(xué)位學(xué)科：光學(xué)工程2018年5月20日川4㈣9川9㈣0川0川4川3川Y平面光學(xué)元件表面面形參數(shù)測量評價研究學(xué)科：光學(xué)工程研究生簽字：蒯／『毫啪指導(dǎo)教師簽字：潞痧／摘要光學(xué)元件表面質(zhì)量的精確評價是光學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域中重要的問題之一。表面質(zhì)量包括面形、波紋度

2、及粗糙度。目前，測量面形和波紋度常用的儀器是以高精度的干涉儀為主，測粗糙度通常使用輪廓儀。通過測量可以快速地獲得表面參數(shù)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)評價。不同廠家的儀器給出的評價參數(shù)不同，如何建立不同儀器測量結(jié)果的關(guān)聯(lián)性，從而實(shí)現(xiàn)各儀器測量結(jié)果的相互轉(zhuǎn)換成為重要的問題。在測量過程中，評價參數(shù)不同、儀器選用不同，會導(dǎo)致評價結(jié)果不統(tǒng)一。本文圍繞平面光學(xué)元件的表面質(zhì)量評價開展了相應(yīng)的研究工作，論述了表面質(zhì)量評價的研究現(xiàn)狀，分析了表面質(zhì)量評價的基本參數(shù)，對面形評價

3、參數(shù)的穩(wěn)定性及關(guān)聯(lián)性展開研究，對輪廓儀測量結(jié)果的一致性進(jìn)行分析。首先，給出了平面光學(xué)元件表面質(zhì)量評價中峰谷值、均方根值、功率譜密度和粗糙度的定義及評價準(zhǔn)則。其次，針對高精度光學(xué)元件表面質(zhì)量評價中峰谷值的偶然性和不確定性，利用仿真和實(shí)驗(yàn)研究對不同波面的PV、PVm、PV20、PVq和PV，進(jìn)行了重復(fù)性和穩(wěn)定性分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：PVq和PV，的穩(wěn)定性優(yōu)于PV、PVm和PV20。接著，通過分析單項(xiàng)像差、多項(xiàng)像差綜合波面和實(shí)際測量波面中峰谷值

4、和均方根值之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)對于單項(xiàng)像差或多項(xiàng)像差綜合的波面，使用單一的PV值或RMS值即可評價；對于實(shí)際測量的波面，需要PV和RMS參數(shù)綜合評價。最后，使用FormTalysurfPGIOptics接觸式輪廓儀和NewViewTM8000Series3D光學(xué)表面輪廓儀對不同微觀形貌的樣件進(jìn)行測量，分析了采樣點(diǎn)數(shù)、測量范圍及基準(zhǔn)線的選擇對結(jié)果的影響；通過設(shè)定取樣長度，計(jì)算高斯濾波中線、最小二乘中線、最小二乘曲線，對不同評定基準(zhǔn)下的粗糙度值