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中国空间科学学会2013年空间光学与机电技术研讨会

作者：张忠玉朱德燕中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室中国科学院大学

由于超大口径的非球面反射镜的检测光路较长,实验中必须采用对环境灵敏度较小的4D干涉仪,在检测中,为了满足高精度的检测要求,提出一种分析标定4D干涉仪各项误差的方法。本文介绍了4D干涉仪的原理,采用随机球平均法对干涉仪中的随机误... 详细信息

由于超大口径的非球面反射镜的检测光路较长,实验中必须采用对环境灵敏度较小的4D干涉仪,在检测中,为了满足高精度的检测要求,提出一种分析标定4D干涉仪各项误差的方法。本文介绍了4D干涉仪的原理,采用随机球平均法对干涉仪中的随机误差（环境扰动、光源的不稳定、机械振动）和几何误差（非共路误差、剪切效应、畸变）进行分析与处理,标定出该4D干涉仪误差为RMS=8.9nm,并分析了随机误差与用来平均的测量次数的关系（平均次数越多,随机误差越小,当平均次数超过30次,随机误差小于1nm）,几何误差为RMS=4.4nm,其结果与采用一表面面形优于λ/100的反射镜吻合。通过实验给出提高干涉仪检测精度减小测量误差的方法,该方法对超大口径非球面的检测有一定的指导意义。

关键词：光学检测误差标定干涉仪误差 4D干涉仪随机误差几何误差

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利用Zemax辅助标定长期存放的大口径圆形离轴非球面

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红外与激光工程 2011年第7期40卷 1310-1313页

作者：叶海仙鄢定尧张宁杨李茗成都精密光学工程研究中心四川成都610041

检测标定了一块放置多年的Φ530 mm离轴非球面。根据当年的结构参数,在光学设计软件Zemax中建立了该离轴非球面的检测模型。利用y轴离心和x轴倾斜实现了离轴和光束倾斜。通过对某结构参数多次赋值,并将其他结构参数设为变量,优化并观察... 详细信息

检测标定了一块放置多年的Φ530 mm离轴非球面。根据当年的结构参数,在光学设计软件Zemax中建立了该离轴非球面的检测模型。利用y轴离心和x轴倾斜实现了离轴和光束倾斜。通过对某结构参数多次赋值,并将其他结构参数设为变量,优化并观察干涉图变化,找到最佳参数值。根据Zemax对参数的优化结果,使用4D干涉仪和Φ510 mm的平面反射镜,搭建实际检测光路,观察干涉图并进行微调,测得最终结果。去彗差和像散前后图像PV值几乎不变,达到了调节标定要求。使用Zemax软件辅助干涉仪对离轴非球面的检测,大大提高了检测效率,有利于光学加工效率的提高。

关键词：大口径离轴非球面 Zemax辅助标定离轴量 4D干涉仪

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一种355nm主动激光测风雷达光学系统的研制

一种355nm主动激光测风雷达光学系统的研制

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作者：范二荣合肥工业大学

学位级别：硕士

精确的大气风场数据测量对人类生活举足轻重,激光测风雷达是探测大气风场数据时空分辨率较高、准确性较高的一种技术。目前,国内从事大口径测风雷达望远镜光学系统研制的单位较少。本论文就355nm主动激光测风雷达研制项目实例的关键技... 详细信息

精确的大气风场数据测量对人类生活举足轻重,激光测风雷达是探测大气风场数据时空分辨率较高、准确性较高的一种技术。目前,国内从事大口径测风雷达望远镜光学系统研制的单位较少。本论文就355nm主动激光测风雷达研制项目实例的关键技术点开展了钻研。论文概述了主动激光测风雷达系统研制意义,激光雷达系统结构组成及多普勒效应测风速原理。通过两镜系统结构特点比较,结合主动激光测风雷达望远镜的项目设计要求:波长λ=355nm,视场2ω=±0.0025o,系统波像差均方根RMS≤λ/5(检测波长λ=632.8nm),设计了反射式两镜系统加准直聚焦透镜组的望远镜接收光学系统和发射扩束器系统,并对接收系统进行光路反向调试检测。针对单波长紫外不可见光355nm激光雷达系统的调试难点,从系统的设计分析对其进行光路反向调试。折反两镜系统使工作波长355nm和检测波长632.8nm条件下的镜间距一致为1100mm,使用4D干涉仪与1.6m标准平面反射镜组成自准直检测光路对其反向调试;透镜组利用355nm激光器和干涉仪前置镜头组成自准直检测光路来调试检测。调试后,测得两镜系统中心视场干涉图波像差数据为:PV=1.852λ,RMS=0.20266λ(λ=632.8 nm)满足设计指标要求;透镜组单独实测后截距l2"’=42.310 mm,整体接收系统调试所测后截距l2""=42.325 mm,分别与理论计算后截距l2’=42.35 mm,系统ZEMAX优化后截距l2"=39.546 mm作差,误差均在允许范围内,且整体系统调试后反射和发射光焦点重合。采用355nm激光器、4D干涉仪及其前置镜头对系统进行反向针对性的调试方法,降低了系统调试难度,加快了项目研制进程。

关键词：主动激光雷达光学设计系统反向调试自准直检测 4D干涉仪

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基于N位旋转测量的光学平面绝对检测技术研究

基于N位旋转测量的光学平面绝对检测技术研究

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作者：刘欢欢南京理工大学

学位级别：硕士

对于光学平面面形的高精度检测,目前常用的方法是相对于参考平面的干涉测量,其检测精度受到参考平面面形精度的制约,而绝对检测方法能够将参考平面误差从测量结果中分离出去,从而得到被测元件的绝对面形。本文主要以三面互检法在平面绝... 详细信息

对于光学平面面形的高精度检测,目前常用的方法是相对于参考平面的干涉测量,其检测精度受到参考平面面形精度的制约,而绝对检测方法能够将参考平面误差从测量结果中分离出去,从而得到被测元件的绝对面形。本文主要以三面互检法在平面绝对检测中的应用为研究方向。首先介绍了一些常用三面互检法的原理并分析了各自算法的优缺点。为了获得全口径、全频段的绝对面形,本文研究了一种基于N位旋转测量的绝对检测方法,在传统三面互检法的基础上,增加一组N位旋转测量,利用奇偶函数理论获取完整的面形信息。推导了理论公式,并进行了计算机模拟仿真和误差分析,从理论上证明了该方法的有效性;在4D干涉仪上完成了实验测量及数据分析,创新性地设计了两组对比实验,从实践上证明了该方法的可行性及准确性。在实现绝对检测的基础上,本文提出了一种评估干涉仪系统误差对元件中频PSd1影响的新方法,将通过绝对检测方法得到的参考镜实际面形数据运用于干涉仪中,得到待测元件的绝对面形,将该结果与待测元件的相对检测结果进行比较,即可得出系统误差对元件PSd1的影响大小。详细讨论了波面中频误差处理过程,编写了数据处理程序,研究了基于N位旋转测量的绝对检测方法对中频信息的恢复能力,从两个方面仿真模拟了系统误差对元件中频评价的影响,并用实验进行了验证。该研究结果可以为中频误差检测用于涉仪的性能评估提供参考依据。

关键词：绝对检测三面互检法 N位旋转 4D干涉仪中频误差 PSd1

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