非球面部分补偿检测系统的误差分析与处理

为了实现非球面通用化、高精度检测,提出非球面部分补偿法,并进行误差分析与处理.在光学设计软件ZEMAX中对部分补偿检测系统进行系统建模并优化,分析器件姿态误差及装调精度对重构非球面面形的影响.通过对系统误差的分析,提出基于系统建模的光线追迹与误差存储相结合的系统误差处理方法,将系统误差归为由系统建模得到检测光路的误差和由误差存储得到不含检测光路的干涉仪系统的误差.通过计算机仿真及实验证明,部分补偿检测系统采用该误差处理方法去除系统误差后,可以由逆向迭代优化重构(ROR)技术重构出更精确的非球面面形.将该非球面面形与采用无像差点法得到的面形对比,结果较吻合,均方根(RMS)精度接近0.02λ(λ为波长).     

零补偿干涉检测实现及误差量规律

针对大口径离轴光学非球面反射镜的特殊工艺性,在合理设计零补偿器结构形式的基础上,综合考虑零补偿器各组件的误差参量做进一步优化.利用零补偿器实施非球面元件面形干涉检测过程中,着重分析调整误差对检验精度的影响,建立误差标定模型.以一块二次离轴非球面反射镜为实例进行了计算机模拟分析,得到对应不同调整误差的干涉图样,可以为快速地调整补偿器与被检元件之间相互位置提供参考,有助于获得指导加工的真实面形结果.     

计算全息用于非球面检测的研究

为了实现对非球面的高精确度检测,提出,采用计算全息补偿干涉测量原理检测二元旋转对称非球面,分析了检测光路,推导出全息图条纹位置计算公式,得到了用于非球面检测的计算全息图样,并对测量光路进行了仿真分析,结果表明,计算全息补偿干涉测量法测量的均方差值比传统的干涉测量法小．     

泰曼—电视—微机系统非球面面形测试

本文用Ｈｅ－Ｎｅ激光器作光源，由泰曼－格林干涉仪，电视摄相机和微机组成泰曼－电视－微机系统，利用法线象差补偿法检测非球面的原理，根据三个干涉图法，自动地扫描，分析了非球面，其二维等高线和三维面形在计算机监示器上画出。     

泰曼—电视—微机系统非球面面形测试

本文用He－Ne激光器作光源，由泰曼—格林干涉仪，电视摄相机和微机组成泰曼—电视—微机系统，利用法线象差补偿法检测非球面的原理，根据三个干涉留法，自动地扫描，分析了非球面，其二维等高线和三维面形在计算机监示器上画出。并设计了准万能补偿器以扩大其检测范围，可用于检测一定范围的抛物面，椭圆面和双曲面。补偿精度高于0．01λ。     

瞬时相移干涉测量方法的仿真

为了消除相移干涉测量中的环境振动和空气扰动的影响,提出了一种瞬时相移干涉测量方案.在泰曼格林干涉仪的基础上,利用二维正弦光栅的频谱特性,选取其(±1,±1)级衍射光作测量分光光路,使之通过一个偏振移相阵列,从而形成相位差分别为0°,90°,180°和270°的四幅相移干涉图.针对平面对测量方案进行了仿真研究,对被测波面进行了复原.表明该系统适用于现场测量和动态测量,并对比时域相移干涉系统分析了其误差来源.     

非球面面形检测的特征干涉图数字分析法

对干涉图的数字分析法进行了研究,首先,利用动态条纹扫描技术对干涉图进行数字分析,然后与理论计算结果相比较,从而获得面形误差数据,最后在改进型ＳＰＧ－Ⅱ型激光数字波面干涉仪上进行实测验证,表明其测量精度可达λ／２０（ＰＶ）,对非球面度较小的非球面面形,其检测可通过直接利用标准球面镜作为参考表面在干涉仪上获得“非球面特征干涉图”来实现。     

透射非球面计算全息检测技术的研究

为了对透射型非球面镜的面形进行有效测量,提出采用计算全息干涉测量技术,用马赫-泽德干涉仪进行透射非球面镜测量,分析并推导了检测非球面用的计算全息的相位函数,并用Zernike多项式拟合计算全息,直接给出计算全息干涉图样,最后用ZEMAX光学设计软件对整个光学测量系统进行仿真分析与测试．仿真结果与实际的测量结果对比表明,用本文的方法可以对非球面透镜进行高精确度、低成本的测量．     

长焦透镜焦距及透射波前检测

提出了在球面光路中利用凹球面反射镜同时测量长焦透镜焦距和透射波前的干涉检测方法,分析了该检测方法的误差以及测量误差和调整误差对检测结果的影响,确定了在检测过程中所需控制的相对敏感自由度。结果表明,该检测方法可对F/#≥50的透镜进行检测,其焦距计算相对误差为0.2%,透射波前P-V值可达1/25λ。     

干涉型分布式光纤振动传感周界安防监测系统研究

针对长距离、大范围周界安防的需求,设计了复合干涉型分布式光纤振动传感周界安防系统。研究了光纤干涉方式实现振动传感的机理,为克服传统干涉结构两路传感光纤需等长且相互隔离的问题,提出采用Sagnac与Mach-Zehnder复合光路结构,通过测量干涉光强的变化还原调制光信号中的振动信号,实现对入侵行为的感知。实验结果证明,本系统的频率响应范围在100 Hz~20 kHz,可良好还原外界振动信号,在20 km的测试距离内,可灵敏感知外界扰动。     

干涉法在光栅波前检测中的应用研究

主要针对凹面衍射光栅波前检测方法进行研究。实验光路的搭建基于泰曼干涉仪检测原理,针对凹面光栅检测进行相应的改进,成功获得凹面光栅零级和一级干涉条纹,从而证明了用干涉法检验凹面光栅衍射波前的可行性,为凹面光栅的加工质量检测提供了理论依据。     

光通信接收用200mm口径紫外光学系统设计

在阐述紫外光通信系统优势的基础上,提出了紫外光通信接收机光学系统要求。通过光学系统结构选型分析,确定采用离轴三反的结构形式。具体设计了一个口径为200mm的紫外光通信接收用光学系统,该系统焦距为1 000mm,其中主镜、次镜均采用非球面。用Zemax软件进一步优化后,结果表明该系统在240～280nm工作波段范围内,50线对/mm处的MTF均达到0.4以上,满足实际工作要求。     

测量微振动的光纤Sagnac干涉传感器

提出了一种光纤Sagnac干涉传感器,用于固体表面传播的超声波产生的微弱振动检测.当超声波信号在固体中传播并作用于光纤传感器的敏感环时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制;通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,获得了超声信号的频率特征.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析,结果表明该系统可用于固体中传播的超声波的频率特征识别.     

CRDS技术精确测量单波长高反射率

激光腔镜的反射率对激光输出功率和转换效率有极大影响.为了实现高反射率的精确检测,设计并建立了一套脉冲CRDS技术测量单波长高反射率的实验装置.通过比较实验测试曲线,确定以共焦腔为衰荡腔,精确检测了高反射镜在946 nm的反射率.实验结果表明:测得平凹镜和平面镜衰荡时间的平均值分别为1.612μs和819 ns;平凹镜的反射率平均值为99.7934%,相对误差精确到10-5;平面反射镜的反射率为99.7997%,相对误差精确到10-4.     

一种新型光学非球面──渐开非球面

本文推导了一种新型光学非球面──渐开非球面的一般方程式。并分析介绍了它的几何特性、象差特性和工艺特性。它在光学系统中有良好的实用价值。     

自由空间光通信的影响因素及改善方法

介绍了振动、大气衰减、大气湍流等因素对自由空间光通信FSO的影响,以及相应的改善方法,对于自由空间光通信系统的开发和应用具有一定的参考价值。     

基于UMAC加工非球面光学零件PVT控制轨迹研究

本文论述了基于UMAC运动控制卡的控制系统构成,阐述了切线回转法加工非球面光学零件的基本原理,针对常用的非球面光学零件子午剖面曲线方程,给出了基于UMAC运动控制卡加工非球面光学零件PVT控制轨迹形成的具体计算方法,并计算出了三轴联动系统中各轴的运动轨迹方程,运用MATLAB对各轴的位移·时间关系和速度.时间关系进行了仿真,同时将各轴的位移-时间关系曲线和速度-时间关系曲线做了对比分析,从而得出了采用UMAC运动控制卡的PVT控制算法加工任意非球面面型的方法.