基于平面干涉儀的長曲率半徑測量方法研究.pdf

1、球面光學元件的曲率半徑是其重要的光學結構參數(shù)之一。隨著大型光學系統(tǒng)如大型望遠系統(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，對球面元件曲率半徑的精度要求也越來越高。光學干涉測量技術是非接觸式測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。
　　本文圍繞四十米左右的曲率半徑的精密測量技術研究為中心，以曲率半徑標稱值為41400mm、Taylor Hobson輪廓儀測試結果為41350mm的激光器諧振腔反射鏡為研究

2、對象，基于數(shù)字平面干涉儀測量平臺，以傳統(tǒng)牛頓環(huán)法為基礎，開展了長曲率半徑高精度測量方法研究。為了克服經(jīng)典牛頓環(huán)法條紋過密和變異牛頓環(huán)法需要實球面樣板的缺點，提出了虛擬牛頓環(huán)（參考曲率半徑數(shù)字產(chǎn)生）與現(xiàn)實牛頓環(huán)（實際樣品的實驗數(shù)據(jù)）復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，采用二階極坐標變換將圓載頻莫爾條紋轉化成等間距直條紋和傅里葉頻譜分析方法，得到了被測對象的曲率半徑一維分布結果，實驗結果相對精度為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的方法，提出了莫爾移相波前差分法，計算虛實牛頓環(huán)表征的兩球面之間差分波面，據(jù)專用曲率半徑計算模型，求取了長曲率半徑的二維分布結果，實驗結果相對精度為1.1％。針對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，應用ZEMAX光學設計軟件平臺，建立長曲率半徑球面的干涉測試多重結構模型，分析長曲率球面元件引入的回程誤差對測量結果的影響，提出了回程誤差補償方法。經(jīng)過回程誤差