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基于白光干涉色的光学材料应力定量测量的方法研究

作　者: 王苹
导　师: 陈磊
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 光学材料应力正交偏振光干涉等倾条纹白光干涉色
分类号: TN204
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

光学材料的应力影响材料的均匀性以及光学系统的成像质量。在“近红外大口径相移平面干涉仪”项目研制过程中,需要分析大口径光学元件如准直物镜和标准镜的残余应力以及吊装产生的应力,以选择合适的光学材料和元件装夹方式,提高干涉仪的测量精度。运用偏振光干涉的原理,采用会聚光路的正交偏振器实验系统,检测光学材料的应力,根据应力等倾条纹和应力等色条纹分析光学材料的应力方向和大小。研究了基于白光干涉色的应力定量测量的方法,建立白光干涉色色调与光程差的关系,应力测量实验中由等色条纹色调分析光学材料应力的大小。以正六面体光学玻璃为检测对象,运用等倾条纹处理法和四步移相法分析了试件内部应力方向分布,结果吻合。同时依据白光干涉色实现了正六面体光学玻璃内部应力的定量测量,测量精度达到0.5nm/cm。基于白光干涉色的应力定量分析法可用于实际光学元件应力大小的测定。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 课题的研究背景  8-9
  1.2 光学材料应力测试技术研究现状  9-14
    1.2.1 塞拿蒙补偿器法  9-11
    1.2.2 1/4波片法  11
    1.2.3 合成白光干涉色法  11-12
    1.2.4 简式偏光仪法  12
    1.2.5 巴比涅补偿器法  12-13
    1.2.6 移相法  13-14
    1.2.7 光外差法  14
  1.3 本论文的主要任务  14-16
2 光学材料内应力测量方案设计与原理分析  16-22
  2.1 应力与双折射光程差的关系  16-17
    2.1.1 光学玻璃应力的产生  16
    2.1.2 应力与双折射光程差的关系  16
    2.1.3 双折射质量指标  16-17
  2.2 应力测量实验方案设计  17-18
  2.3 光学材料内应力测量原理  18-21
    2.3.1 偏振光的干涉  18-20
    2.3.2 等倾线判定应力方向  20-21
    2.3.3 等色线判定应力大小  21
  2.4 本章小结  21-22
3 白光干涉色的分析  22-44
  3.1 本文研究白光干涉色的方法  22
  3.2 合成理论白光干涉色的原理与方法研究  22-30
    3.2.1 合成理论白光干涉色的原理  22-26
      3.2.1.1 合成白光干涉色的算法  22-23
      3.2.1.2 颜色模型的选取  23-25
      3.2.1.3 光源色温对合成干涉色的影响  25-26
    3.2.2 合成理论白光干涉色光程差—色调关系  26-28
    3.2.3 由颜色计算光程差的方法及理论误差分析  28-30
      3.2.3.1 查表插值算法求颜色对应的光程差  28-29
      3.2.3.2 算法理论误差分析  29-30
  3.3 实际光源白光干涉色的分析  30-33
    3.3.1 白光干涉图的采集  30-31
    3.3.2 光程差的标定  31-33
      3.3.2.1 标定零光程差位置  31-33
      3.3.2.2 标定每一像素代表的光程差值  33
  3.4 分析由实际白光干涉色计算光程差的准确性  33-36
    3.4.1 实际白光光源的标定  33-35
    3.4.2 实际白光干涉色光程差计算误差分析  35-36
  3.5 白光干涉色色调-光程差关系  36-40
    3.5.1 寻找颜色变化最灵敏的点作为全波片的延迟波长  36-39
    3.5.2 白光干涉色色调-光程差关系  39-40
  3.6 由色调值分析正六面体光学玻璃应力的大小  40-42
    3.6.1 实验原理与装置  40-41
    3.6.2 实验结果  41-42
    3.6.3 测量精度分析  42
  3.7 本章小结  42-44
4 光学材料的应力方向测试  44-58
  4.1 实验光路与装置  44-46
  4.2 等倾条纹处理法分析正六面体光学玻璃应力方向  46-50
    4.2.1 等倾条纹细化  47
    4.2.2 提取等倾线  47-48
    4.2.3 等倾线角度标定  48
    4.2.4 等倾线组合  48-50
  4.3 四步移相法分析正六面体光学玻璃应力方向  50-53
    4.3.1 移相干涉的原理  50-51
    4.3.2 四步移相法分析正六面体光学玻璃应力方向的分布  51-53
  4.4 等倾条纹处理法与四步移相法结果比较  53-54
  4.5 等倾条纹处理法应用实例  54-57
    4.5.1 测量ZYGO干涉仪参考镜应力  54-56
    4.5.2 测试大口径干涉仪的准直物镜与参考镜应力  56-57
  4.6 本章小结  57-58
5 全文总结  58-60
  5.1 本文所做工作  58
  5.2 本文创新点  58
  5.3 有待研究和解决的问题  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录  64-65

基于白光干涉色的光学材料应力定量测量的方法研究

内容摘要

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