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φ1.1m平面镜的瑞奇—康芒检验方法研究

作　者: 张宗
导　师: 陈磊；胡明勇
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 瑞奇-康芒检验大口径光学平面镜面形检测 ZEMAX
分类号: TH744
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着光学技术的不断发展,高精度、大口径光学平面镜在空间光学、强激光等光学领域得到了广泛的应用。大口径光学平面镜的加工需要有相应的高精度检验方法。本论文基于“Φ1.1m平面镜的瑞奇—康芒检验”的研究课题,研究了大口径光学平面镜的瑞奇—康芒检验方法。根据瑞奇-康芒检验的原理,对瑞奇角、平面面形偏差与系统波像差之间的关系进行了详细的推导。利用ZEMAX光学设计软件构建了Φ1.1m平面镜瑞奇—康芒检验的仿真实验装置,并模拟了常见的几种平面镜面形偏差对平面镜检测结果的影响,模拟了不同瑞奇角下的检测结果。在Zygo干涉仪上完成了一个Φ75mm平面镜瑞奇—康芒检验的实验,拟合后的平面镜面形与干涉仪直接测量的结果基本一致,验证了该方法的可行性。用4D动态干涉仪分别在40°和52°的瑞奇角下测得了Φ1.1m平面镜的波面,根据Ritchey-Common算法还原了平面镜的真实面形,检测结果中平面镜面形峰谷值(PV)为0.273λ,均方根值(RMS)为0.024λ,基本符合加工要求。实验结果表明瑞奇—康芒法在检测大口径光学平面镜领域是行之有效的。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1. 绪论  7-17
  1.1 引言  7
  1.2 大口径光学平面检测的研究现状  7-9
  1.3 大口径光学平面检测技术概述  9-16
    1.3.1 大口径平面干涉仪直接测量法  9-10
      1.3.1.1 大口径平面干涉仪的原理光路  9
      1.3.1.2 大口径平面干涉仪在测量大口径平面镜上的应用  9-10
    1.3.2 子孔径拼接法  10-12
      1.3.2.1 子孔径拼接法原理概述  10-11
      1.3.2.2 子孔径拼接法在大口径光学平面测量上的应用  11-12
    1.3.3 瑞奇—康芒法  12-14
      1.3.3.1 瑞奇—康芒法在刀口阴影法检验平面上的应用  12-14
      1.3.3.2 瑞奇—康芒法在干涉仪测量平面上的应用  14
    1.3.4 其它可用于大口径平面镜检测的方法  14-16
      1.3.4.1 五棱镜扫描法  14-15
      1.3.4.2 斜入射法  15-16
  1.4 任务来源  16
  1.5 本论文的主要研究内容  16-17
2. 瑞奇-康芒法的检测原理研究  17-30
  2.1 瑞奇—康芒检验原理概述  17-21
    2.1.1 瑞奇—康芒法检验光路  17-18
    2.1.2 待测平面矢高的计算方法  18-19
    2.1.3 待测平面面形偏差的拟合方法  19-21
  2.2 瑞奇—康芒检验中平面面形偏差的计算方法  21-29
    2.2.1 瑞奇—康芒检验中平面面形偏差与光学系统波像差间的影响函数  21-23
    2.2.2 前五阶21项Zernike多项式表示的面形偏差与波像差间的关系式  23-29
  2.3 本章小结  29-30
3. Φ1.1m平面镜的瑞奇—康芒检验模拟  30-44
  3.1 ZEMAX光学设计软件简介  30
  3.2 检测光路的初始结构设计  30-31
  3.3 Φ1.1m平面镜的面形偏差模拟  31-38
    3.3.1 光学表面的面形偏差种类  31-32
    3.3.2 矢高面的检测结果模拟  32-34
    3.3.3 像散面的检测结果模拟  34-38
  3.4 瑞奇角与检测结果中像差项的关系模拟  38-43
    3.4.1 瑞奇角的计算  38-39
    3.4.2 不同瑞奇角下的系统波像差模拟  39-43
  3.5 本章小结  43-44
4. 1.1m平面镜的瑞奇—康芒检验  44-56
  4.1 Φ1.1m平面镜的检测方案  44-47
    4.1.1 Zygo干涉仪采用的瑞奇—康芒检验方案  44-45
    4.1.2 Veeco干涉仪采用的瑞奇—康芒检验方案  45-46
    4.1.3 Φ1.1m平面镜检测方案的选取  46-47
  4.2 Φ75mm平面镜实验及结果分析  47-50
    4.2.1 实验步骤与注意事项  47-48
      4.2.1.1 实验的准备工作  47-48
      4.2.1.2 实验过程中的注意事项  48
    4.2.2 实验结果与误差分析  48-50
  4.3 Φ1.1m平面镜的检测结果及误差分析  50-55
    4.3.1 Φ1.1m平面镜的装调机构简介  50-52
    4.3.2 检测过程和注意事项  52-53
      4.3.2.1 检测前的准备工作  52
      4.3.2.2 检测过程  52-53
      4.3.2.3 检测过程中的注意事项  53
    4.3.3 检测结果处理与误差分析  53-55
  4.4 本章小结  55-56
5. 总结与展望  56-58
  5.1 本论文主要工作  56
  5.2 待解决的问题  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-62
附录  62

φ1.1m平面镜的瑞奇—康芒检验方法研究

内容摘要

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