一种基于Matlab的非球面光学元件面形参数测试技术

提出了一种接触式轮廓仪测量非球面参数的新方法,该方法通过在传统的二维接触式轮廓仪基础上增加旋转,从而实现了三维测量。为了验证新方法的测量准确性与可行性,文中使用ZYGO干涉仪对旋转对称球面进行检测,与新方法的检测结果加以对比。最后,使用新方法对非球面光学元件的面形参数进行测试,分析结果表明新的测量方法具备较高的测试精度,满足测量要求。     

斐索式红外干涉仪研制和测试技术研究

研制了斐索式红外干涉仪,口径为120mm,配置F/1,F/4标准球面锗透镜,用于检测红外非球面透镜的非球面面形和波像差质量。干涉仪中采用两个红外探测器分别形成对点、测试两路成像光路,并配合光栅尺,实时监测标准镜和被测件的方位,解决了红外光不可见性带来的测试中装夹调整的困难。采用在线标定的方法,实现了大伸长量移相器的标定。使用干涉仪检测了红外非球面透镜的质量,并标定了系统误差。检测结果表明,干涉仪的测量精度均方根(RMS)值优于0.01λ,测量重复性RMS优于0.002λ。     

半导体激光剪切干涉仪

本文主要对半导体激光器在光栅剪切干涉计量中的应用作实验研究.给出半导体激光双频光栅剪切干涉仪测量光场相干性和透镜像差的实验结果.     

非球面面形测量技术

非球面技术广泛使用于相机、手机、DVD、通信、天文、军事系统等诸多领域中,非球面镜头具有成像质量高、体积小、重量轻的特点。在非球面技术中,非常关键的一项就是非球面面形的测量。最早用于非球面测量的是接触探针法,经过长期的发展,其测量技术已日臻成熟,但难以兼顾高精度和高效率的要求。非接触式测量方法虽然也发展了近40年,先后出现了许多不同的测量方案,但依然存在难以实现高精度、高效率的问题。随着非球面制造技术的不断进步,人们对快速高效、高精度的非球面测量技术的需求日益迫切。根据不同的测量原理对各种测量技术进行了介绍和比较,指出其优缺点,进而对未来的非球面面形测量技术发展方向进行了预测。     

光学非球面面形轮廓检测技术

随着科技的进步,尖端产品和先进光电系统对光学系统的成像质量要求越来越高,光学非球面元件能有效地校正像差、减少系统所需光学元件数量、减轻系统重量,因此被广泛应用。其特殊的面形特征决定了它的加工和检测相对于球面更加困难,而检测精度直接决定了加工精度,非球面检测技术的重要性显而易见。根据测量原理对光学非球面的检测技术进行了概述;根据目前直接面形轮廓法在光学非球面的加工中应用最广的情况,结合最新检测手段,重点介绍了非球面直接面形轮廓法测量技术;并介绍了近年来日益受到人们关注的自由曲面及面形轮廓法在自由曲面检测的应用;最后总结了光学非球面检测技术的现状和发展趋势。     

数控抛光非球面面形误差补偿技术研究

采用传统方法抛光高精度非球面时,多次面形误差补偿耗费时间占其抛光总时间的80%以上,严重影响非球面的加工效率。根据非球面的面形误差补偿原理,进行抛光非球面面形误差补偿的工艺实验。采用LOH-data-correct软件对非球面进行计算,并修正补偿其面形,可减少面形修正次数,降低成本,提高加工效率。     

大容差中波红外激光通信终端光学天线研制

为了降低激光通信光学系统公差要求,节省研制成本,减小大气散射对激光通信链路的影响,采用波长工作在大气窗口的中红外激光器作为激光通信光源,研制了与之匹配的中波红外激光通信终端光学系统。首先,利用激光通信能量链路传输方程,根据中波红外激光器光束参数和接收端探测器灵敏度,计算出光学天线口径、发散角等设计参数,并给出激光通信收发光学系统波像差要求。接着,利用ZEMAX软件进行了中红外激光通信收发光学系统的设计与公差分析,对两系统进行了加工、测试,完成了系统研制。测试结果显示,中红外激光通信发射光学天线光学传递函数与理论值最大偏离9.3%,接收光学系统波像差RMS为0.075λ (λ=4.7 μm),满足设计要求。结果表明:采用中红外激光作为激光通信光源可降低光学天线的加工装调难度。     

小口径深度凸非球面的高精度面形检测

凸非球面反射镜在反射式光学系统中的应用非常广泛,但其面形高精度检测一直是光学制造领域的难题。为了实现小口径、深度凸非球面的面形高精度检测,提出了一种基于计算全息图（Computer Generated Hologram,CGH）的零位干涉检测技术。首先,详细阐述了该技术的检测原理和方法,给出了计算全息中补偿测试全息和对准标记全息设计过程中的技术要点;然后结合工程应用,针对口径15 mm、顶点曲率半径11.721 mm、非球面度达到72 μm的深度凸非球面,设计并制造了相应的CGH补偿元件,完成了相应零位干涉检测系统的搭建和检测实验;最后,与Luphoscan的检测结果交叉对比,验证了该检测方法的准确性。该技术为小口径凸非球面的高精度检测提供了一种有效的方法,具有显著的工程应用价值。     

激光平面干涉仪中非球面物镜的设计与制作

介绍了一种用作激光平面干涉仪φ50毫米椭球面消球差聚光镜的设计、计算、制作技术及检验方法。     

脉冲激光测距系统中非球面物镜的设计

简要介绍了脉冲激光测距的工作原理及其光电特性。并以总体设计所确定的初始结 构参数为基础,应用薄透镜系统的初级像差理论的P、W法实现非球面物镜的优化设计,给出了满足系统要求的非球面物镜的像差结果。     

基于激光打靶机的红外光斑测量

本文介绍了一种基于激光打靶机的软件测量方法,该方法利用激光打靶机的靶面作为探测器阵列,通过对探测器输出信号的处理获得光斑直径大小．     

环形高次非球面参数的测试

环形高次非球面在航天遥感器的光学系统中应用越来越广泛,为了精确测量其非球面参数和矢高,在探讨三坐标测量机非球面检测扫描路径的基础上,分析了测试数据与理论数据之间的内在数学关系,提出了一种基于坐标变换规范测试数据,通过空间数据转换将测试数据降维,数据处理由三维空间转换到二维平面,进而在平面内做多项式拟合求解非球面母线的检测方案.通过泰勒级数展开,对比分析了母线多项式拟合方程和标准非球面方程之间的系数对应关系,并对某高次非球面进行实物检测.检测结果表明矢高拟合精度达0.001 mm,非球面系数拟合精度达到与设计值数量级一致,检测方案合理可行,为类似高次非球面的检测提供了一条有效可行的检测途径.     

一种超精密非球面在位测量方法

高面形精度非球面加工,离不开面形测量和误差补偿加工。离线测量容易导致工件装夹误差,并带来非加工时间增加。为解决这一问题,采用一种利用接触式的微小测头与激光干涉位移测量计相结合的在位形状测量装置,直接对磨削后的工件表面进行在位形状误差测量。介绍了该在位测量方法的原理及非球面测量过程,探讨了回转对称轴在半径方向的误差与测头倾角误差对测量误差的影响,并进行了补偿加工实验。对加工后的微小非球面进行了在位测量,并与超精密离线测量系统测量结果进行了比较。     

用于纳米测量的集成化单频激光干涉仪

研究了一种基于偏振光的集成式单频激光干涉仪。利用偏振光学变换方法,实现了干涉仪的光学4细分结构,提高了测量灵敏度;构建4路正交探测结构,实现了干涉仪的无源偏振调制,扩大了干涉仪测量范围;采用光路集成化的设计方法,实现了一体化干涉仪光路集成。对激光干涉仪进行振动测量实验研究,结果表明,静态位移测量误差小于±0.3 nm,振动测量的分辨率达10 pm/Hz1/2;上述集成单频激光干涉仪具有测量精度高、稳定性好、动态范围宽、受环境影响小等优点,可被广泛用于纳米测量的各个领域。     

中波红外激光器的光束指向红外图像检测法

由于中波红外(3～5μm)探测器在军事上的广泛应用,基于中波红外激光器的定向红外发射装置已经成为发展的重点,而其中的激光束指向稳定性就成为非常重要的参数。对于一种光学参量振荡(OPO)产生的中波红外激光器进行了指向稳定性的测试,测试采用了中波红外成像系统及边缘提取与阈值的图像算法,获得了此种激光器的指向稳定性数据。实验结果表明,此激光器在常温下的最大指向偏移量为1.1mrad,平均值为0.3mrad。激光二极管(LD)抽运源晶体及非线性OPO晶体的温控还有进一步提高的可能性。研究结果将为中波红外激光器的研制、光束整形与光束指向测量与稳定技术提供参考。     

激光干涉原理在振动测量中的应用

通过阐述激光干涉基本原理,研究激光干涉在振动测量中的应用。详细分析时间平均全息方法、激光散斑干涉技术、激光多普勒测振技术,比较了各自的优缺点,并提出改善激光测振精度的关键问题,指出激光测振技术目前亟待解决的问题和今后的发展方向。     

基于迈克耳孙干涉仪的表面焊接缺陷检测

焊接表面缺陷是评价焊接质量的重要指标,针对现有检测方法测量精度较低的问题,设计了一种基于光学相干测距原理的焊接表面缺陷检测系统.首先,基于迈克耳孙干涉仪的原理,利用宽带激光扫描焊接表面的一点,以采集参考臂和测量臂的干涉光强.然后,通过采集的光强确定被扫描点对应的干涉光谱.最后,计算该光谱对应的光程差,从而确定被扫描点相对参考镜的轴向高度.实验结果表明,该系统的轴向测量精度能达到10 μm,横向分辨率能达到13 μm,可以精确识别表面气孔、漏焊、错边等焊接缺陷,准确测量焊缝的几何形状并判断焊缝的成形情况.     

基于光纤干涉环的掺Yb3 全光纤自调Q激光器

对基于光纤干涉环的包层泵浦全光纤自调Q激光器进行了实验研究。实验采用掺Yb^3 双包层光纤(DCF)为增益介质，光纤Bragg光栅(FBG)作为腔镜，以及接入5m普通单模光纤的光纤干涉环，实现了较稳定的全光纤自调Q激光器，获得了脉宽3．6ns，重复频率约1kHz，峰值功率56．7kW的光脉冲。提出其产生ns脉冲的原因是瑞利散射(RS)与受激布里渊散射(SBS)的共同作用。