大口徑長焦距測量系統(tǒng)中莫爾條紋傾角誤差分析與校正.pdf

1、大口徑長焦距透鏡作為大型高功率激光系統(tǒng)中非常重要的光學(xué)元件，其質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，尤其是對其焦距的精度要求特別高。而大口徑長焦距透鏡由于其測量面形尺寸大，測量光路長，很難實(shí)現(xiàn)精確定焦，所以一直以來都是焦距測量領(lǐng)域的一個難題。
　　本課題正是在這個背景下提出的，我們采用的是一種基于Talbot效應(yīng)和莫爾條紋干涉的測量方法進(jìn)行長焦距測量。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)全口徑測量，并且能夠有效避免周圍環(huán)境對測量造成的影響，是一種有效的長焦距測量方法。<

2、br>　　本文首先闡述了長焦距測量的基本原理，在此基礎(chǔ)上分析了焦距測量的精度，求解了長焦距測量過程中各個因素的不確定度影響。理論分析表明，基于Talbot效應(yīng)和莫爾條紋干涉的長焦距測量方法的測量精度很大程度上依賴于莫爾條紋角度的精度。如何精確計(jì)算莫爾條紋的傾角將成為提高測量精度的關(guān)鍵。在本文中，我們提出了一種基于模板匹配的方法，可以精確計(jì)算出在大口徑長焦距測量過程中出現(xiàn)的莫爾條紋的角度。之前主要采用的方法是通過迭代算法在亞像素域中尋找莫

3、爾條紋頻譜的最大值點(diǎn)計(jì)算莫爾條紋的角度。然而由于待測透鏡的面形較大，實(shí)驗(yàn)過程中得到的莫爾條紋往往會出現(xiàn)不同程度的彎曲和畸形。在這種情況下，迭代算法往往會陷入局部最優(yōu)解而無法準(zhǔn)確測量出莫爾條紋頻譜的實(shí)際最大值點(diǎn)，從而影響測量精度。針對這個問題，我們采取了一種基于模板匹配的亞像素處理方法，能有效處理各種莫爾條紋，精確計(jì)算其角度。理論分析和軟件仿真表明這種方法具有高精度、高穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比驗(yàn)證了這個觀點(diǎn)。并且，最終顯著提高了長焦距