顯微干涉術在測量微小表面幾何參數(shù)中的關鍵技術研究.pdf

1、微小表面的幾何參數(shù)對光學零部件成像質(zhì)量起著決定性作用。微小表面的特點是口徑小，采用常規(guī)干涉儀對其表面的幾何參數(shù)無法實施精確測量。論文采用顯微干涉術，以表面面形、球面曲率半徑、光纖連接器端面頂點偏移和光纖高度為研究對象，分別從三個方面就測量方法及其中關鍵技術進行了系統(tǒng)研究：條紋法、移相法和虛光柵移相莫爾條紋法。 對于條紋法，在單幅干涉圖自動識別與處理基礎上，著重研究了由全部細化條紋信息測量曲率半徑的非線性迭代算法，較好地克服了單幅

2、干涉圖分析法受噪聲影響較大的不足。對于移相法，研究了由多幅干涉圖通過相位復原測量表面面形和曲率半徑的方法。針對傳統(tǒng)解包算法受噪聲影響不能正確解包的問題，給出了基于路徑優(yōu)先搜索的相位解包改進算法，通過對由實際干涉圖得到的包裹相位的展開運用，結果表明，該算法在含有噪聲和大塊無效區(qū)域情況下，均能得到正確的相位展開結果。針對移相誤差對曲率半徑測量的影響，論文將常用算法對移相誤差的敏感性作了比較，得出重疊四步平均算法對移相誤差更不敏感、曲率半徑測

3、量誤差更小的結論，同時通過實驗驗證了該算法測量曲率半徑的可行性，為測量曲率半徑時移相算法的選取提供了有價值的依據(jù)。對于虛光柵移相莫爾條紋法，研究了利用一幅干涉圖通過相位分析測量微小表面面形和曲率半徑的方法及有關關鍵技術，并進行了實驗研究。 基于移相干涉方式，論文研究了光纖連接器端面頂點偏移和光纖高度的測量方法。對于頂點偏移，在結合移相干涉和顯微圖像處理的測量方式基礎上，針對普通的頂點-纖芯測量法需要配備精密軸線傾斜調(diào)整裝置以保證

4、測量精度的苛刻條件，提出了用旋轉π法輔以普通五維調(diào)整架進行測量的方法，通過對兩種方法下誤差規(guī)律的比較和測試結果比對，驗證了旋轉冗法同樣可實現(xiàn)精確測量的可行性，大大降低了測量頂點偏移時要求的測量裝置的高成本。 論文基于Linnik型干涉顯微鏡，改進設計了一套PZT移相數(shù)字式顯微干涉系統(tǒng)：對產(chǎn)生移相誤差的關鍵部件-PZT移相器進行了非線性測量和校正技術研究；采用載頻移相干涉術測量了顯微移相系統(tǒng)的誤差，得到誤差波面的峰谷值為λ/10.