顯微干涉術(shù)在測(cè)量微小表面幾何參數(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、微小表面的幾何參數(shù)對(duì)光學(xué)零部件成像質(zhì)量起著決定性作用。微小表面的特點(diǎn)是口徑小，采用常規(guī)干涉儀對(duì)其表面的幾何參數(shù)無法實(shí)施精確測(cè)量。論文采用顯微干涉術(shù)，以表面面形、球面曲率半徑、光纖連接器端面頂點(diǎn)偏移和光纖高度為研究對(duì)象，分別從三個(gè)方面就測(cè)量方法及其中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究：條紋法、移相法和虛光柵移相莫爾條紋法。 對(duì)于條紋法，在單幅干涉圖自動(dòng)識(shí)別與處理基礎(chǔ)上，著重研究了由全部細(xì)化條紋信息測(cè)量曲率半徑的非線性迭代算法，較好地克服了單幅

2、干涉圖分析法受噪聲影響較大的不足。對(duì)于移相法，研究了由多幅干涉圖通過相位復(fù)原測(cè)量表面面形和曲率半徑的方法。針對(duì)傳統(tǒng)解包算法受噪聲影響不能正確解包的問題，給出了基于路徑優(yōu)先搜索的相位解包改進(jìn)算法，通過對(duì)由實(shí)際干涉圖得到的包裹相位的展開運(yùn)用，結(jié)果表明，該算法在含有噪聲和大塊無效區(qū)域情況下，均能得到正確的相位展開結(jié)果。針對(duì)移相誤差對(duì)曲率半徑測(cè)量的影響，論文將常用算法對(duì)移相誤差的敏感性作了比較，得出重疊四步平均算法對(duì)移相誤差更不敏感、曲率半徑測(cè)

3、量誤差更小的結(jié)論，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法測(cè)量曲率半徑的可行性，為測(cè)量曲率半徑時(shí)移相算法的選取提供了有價(jià)值的依據(jù)。對(duì)于虛光柵移相莫爾條紋法，研究了利用一幅干涉圖通過相位分析測(cè)量微小表面面形和曲率半徑的方法及有關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 基于移相干涉方式，論文研究了光纖連接器端面頂點(diǎn)偏移和光纖高度的測(cè)量方法。對(duì)于頂點(diǎn)偏移，在結(jié)合移相干涉和顯微圖像處理的測(cè)量方式基礎(chǔ)上，針對(duì)普通的頂點(diǎn)-纖芯測(cè)量法需要配備精密軸線傾斜調(diào)整裝置以保證

4、測(cè)量精度的苛刻條件，提出了用旋轉(zhuǎn)π法輔以普通五維調(diào)整架進(jìn)行測(cè)量的方法，通過對(duì)兩種方法下誤差規(guī)律的比較和測(cè)試結(jié)果比對(duì)，驗(yàn)證了旋轉(zhuǎn)冗法同樣可實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量的可行性，大大降低了測(cè)量頂點(diǎn)偏移時(shí)要求的測(cè)量裝置的高成本。 論文基于Linnik型干涉顯微鏡，改進(jìn)設(shè)計(jì)了一套PZT移相數(shù)字式顯微干涉系統(tǒng)：對(duì)產(chǎn)生移相誤差的關(guān)鍵部件-PZT移相器進(jìn)行了非線性測(cè)量和校正技術(shù)研究；采用載頻移相干涉術(shù)測(cè)量了顯微移相系統(tǒng)的誤差，得到誤差波面的峰谷值為λ/10.