双波长数字波面干涉术及其误差的消除

本文论述双波长数字波面干涉术的原理及算法,分析该技术的主要误差及其校正方法。整个软件在IBM—PC上运行通过,完成了自动检测过程并给出表面形貌及主要参数。     

双焦干涉球面微观轮廓仪

本文论述一种高分辨率的球面微观轮廓仪，仪器三部分组成：双焦透镜偏振共路干涉系统，五维球面扫描工作台及其驱动系统；共模抑制电子处理系统。可用于各种球形表面的无损精密材料。实测结果表明该仪器的纵向分辨率可达０．１ｍｍ，横向分辨率小于２μｍ。     

双焦干涉表面微观轮廓检测

本文论述一种高灵敏度的新型表面轮廓检测系统。该系统由双焦透镜偏振共路干涉系统及共模抑制电子处理系统两部分组成。可用于各种材料表面的无损检测。该系统的纵向灵敏度小于20A,横向灵敏度小于2μm。与Talysurf-6触针式表面轮廓仪对同一样品表面测试结果进行了比对,获得了满意的结果。     

相位型宽频带激光测振系统

详细描述了一种新型的激光偏振移相干涉测振系统。通过计算机对两路正交振动光电干涉信号的接收和正弦逼近与频比计数相结合的数字处理，在宽频带内实现加速度传感器复合灵敏度的绝对校准。     

不同波前振幅分布对于斯特列尔比的影响

斯特列尔比SR（Strehl Ratio）是衡量一个光学系统光能强度分布优劣的重要评价指标。本文根据激光核聚变中利用修正SR模型,数学推导研究得出了波前位相及振幅信息,获取最大的SR比的两者匹配条件：即斯特列尔比与波前振幅分布和波前位相的指数函数分布的一致性成正比关系。并对该结论进行了计算机仿真验证。实验根据一有象差波面位相与一组不同的振幅分布函数进行匹配计算：当给定波前位相分布（PV〈1λ时,则不同的振幅分布得到的斯特列尔比从0．92-0．99之间变化。实验结果表明当波前振幅分布与波前位相的指数函数分布一致性越好,系统斯特列尔比越大,并且斯特列尔比主要由波前位相分布决定。该结论说明：虽然激光核聚变中振幅是高阶超高斯型分布的平顶光束,只有当波前位相的均方根趋于零相当于一平面波时则其指数分布与振幅分布达到了好的一致性,才能得到高的SR比。     

高精度球面检测中调整误差的精确校正

针对高精度球面检测中球面的调整误差影响,分别研究了波前离焦和倾斜所引入的Zernike像差项,并以此为基础,提出了基于Zernike系数的高精度球面调整误差校正方法.利用Zygo干涉仪对大数值孔径的待测球面进行了检测,实验中对待测球面同时引入波前离焦和倾斜误差,再分别运用所提出的校正方法和传统的消倾斜离焦校正方法得到波面数据并进行对比,进而验证了所提出的校正方法的可行性.实验结果表明,利用该方法可有效地校正大数值孔径球面存在调整误差时所引入的球面像差,并且实验中的校正精度达到了0.002λ（λ为检测光波长）.提出的基于Zernike系数的球面调整误差校正方法可降低对于调节机构的精度以及检测人员的经验要求,在高精度球面检测中具有非常高的实际应用价值.     

用于非球面通用化检测的部分零位透镜

非球面的非零位法检测高效快速,并可实现较高精度的通用化检测.介绍了一种可用于非球面非零位检测中降低检测光波前斜率的部分零位透镜.该透镜具有较大的球差,可以显著补偿被测非球面的纵向法线像差,使得返回的检测光波前能够被探测器分辨.论述了部分零位透镜的设计过程,特别是约束控制条件以及初始结构的选取原则,并就相对口径为f/2和f/1.5的两个抛物面给出了设计实例.设计结果表明:该部分零位透镜可以对一定口径和相对口径范围内的非球面实现部分零位补偿.利用一系列部分零位镜将可以对较大范围内的非球面进行补偿,从而实现常见非球面的通用化检测.该研究对非球面的通用化检测具有重要意义.     

基于时域有限差分方法的点衍射波前误差分析

小孔的直径影响小孔衍射波前的误差,进而会影响点衍射干涉(PDI)检测的精度。基于矢量衍射理论中的时域有限差分(FDTD)方法,精确分析了可见光情况下衍射小孔直径接近以及小于入射光波长时所对应的衍射波前相对于标准球面波的偏离误差。数值仿真结果表明,当小孔的直径为400 nm时,所对应的数值孔径为0.65的衍射波前的误差峰谷值小于1 nm,而误差均方根值小于0.35 nm。随着小孔尺寸的减小,其衍射波前的误差进一步减小。仿真结果原理上验证了小孔点衍射干涉方法用于实现大数值孔径球面的高精度检测的可行性,并为实际检测中点衍射小孔尺寸的选择提供了精确的数值依据。