高精度曲率半径干涉测量技术研究

发布时间：2024-02-15 19:09

　　曲率半径是决定光学元件光学特性的重要参数之一。随着高精度球面光学元件在计量、光学光刻等领域的广泛应用,球面光学元件曲率半径测量精度要求不断提高。干涉测量技术是目前非接触曲率半径测量的主要手段之一,其基本原理是通过干涉方法对被测光学元件顶点及其球心位置进行定位,并利用测长装置测得这两位置之间的相对距离,从而测量得到曲率半径值。本论文以高精度曲率半径干涉测量技术为研究目的,通过误差分析、理论仿真、误差补偿以及实验验证等方法,在环境、定焦、测量口径等方面,对影响高精度曲率半径干涉检测的主要误差源进行深入分析和误差补偿,从而提高曲率半径干涉检测精度。论文的工作内容主要包括以下几个部分。1.综述了球面曲率半径检测技术的国内外研究现状,分类介绍了接触式测量和非接触式测量球面曲率半径检测技术的基本原理,并对各种不同的球面曲率半径检测技术进行了对比分析。2.详细介绍了基于激光干涉测量法的曲率半径测试原理及关键技术问题,深入分析了干涉仪中的各个功能模块,在此基础上,对影响菲索干涉仪检测精度的各项误差进行了分类,明确了本文主要研究的几种误差源。3.基于改进后的Edlén公式,分析了测量环境参数变化对空气折...

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 曲率半径测量研究现状及发展趋势
        1.2.1 接触式曲率半径测量
        1.2.2 非接触式曲率半径测量
        1.2.3 曲率半径测量方法总结及发展趋势
    1.3 论文的主要研究内容
第2章 曲率半径干涉测量技术及主要误差来源
    2.1 概述
    2.2 非接触式曲率半径干涉测量光路
    2.3 曲率半径干涉测量技术
    2.4 影响曲率半径干涉测量精度的主要误差来源
        2.4.1 精度的概念
        2.4.2 主要误差源
    2.5 本章小结
第3章 测量环境对曲率半径干涉测量影响
    3.1 概述
    3.2 环境条件影响的理论基础
        3.2.1 折射率公式
        3.2.2 热弹性力学基本方程
    3.3 温度影响分析及仿真
        3.3.1 干涉测量系统误差
        3.3.2 被测光学元件自变形
        3.3.3 温度差引入的曲率半径理论合成误差
    3.4 温度影响对比实验
    3.5 气流扰动对比实验
    3.6 本章小结
第4章 定焦误差影响分析
    4.1 概述
    4.2 定焦误差及其影响因素
        4.2.1 移相干涉仪
        4.2.2 非理想球面波前
        4.2.3 调整误差
        4.2.4 测长系统、环境及气流扰动的影响
        4.2.5 定焦误差合成
    4.3 定焦误差实验
        4.3.1 标准镜头倾斜与俯仰
        4.3.2 被测光学元件的旋转
        4.3.3 被测光学元件的径向平移
        4.3.4 被测光学元件的轴向平移
        4.3.5 综合调整误差
    4.4 本章小结
第5章 共焦位置测量口径影响分析
    5.1 概述
    5.2 不同测量口径的影响
    5.3 像差补偿法
    5.4 测量口径影响实验
        5.4.1 凹球面光学样板
        5.4.2 凸球面光学样板
        5.4.3 差动共焦曲率半径测量结果对比
        5.4.4 测量口径误差补偿
    5.5 本章小结
第6章 实验与不确定度合成
    6.1 概述
    6.2 曲率半径干涉测量实验
    6.3 误差补偿
        6.3.1 输入参数
        6.3.2 误差补偿
    6.4 测量不确定度分析与合成
        6.4.1 不确定度分析
        6.4.2 不确定度合成
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 主要的创新点
    7.3 研究展望
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3900199