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摘要波像差是评价光学系统像质的重要指标。本文在对点衍射干涉仪基本原理的研究和对不同类型点衍射干涉仪特点的分析基础上 ，设计了一个适用于测量会聚透镜波像差的点衍射干涉仪方案。按照一定方法和步骤，完成了对该方案实验装置的搭建。在离焦量、针孔直径、 F 数三个变量条件下采集了大量干涉图，对比分析出干涉条纹变化的规律。从理论和现象上证明了 F 数与针孔直径对衍射艾里斑大小的影响 。 通过软件处理获取被测透镜波像差的 PV 值和 RMS 值 ， 分析了误差的来源。60392
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毕业论文关键词 点衍射干涉仪 波像差 针孔 艾里斑T
itle Title Title Title The study of wavefront measurement with_____diffraction interferometer________________
Abstract Abstract Abstract AbstractWavefront aberration is the important index to evaluate the image qualityof optical system. Based on the study of the basic principle of pointdiffraction interferometer and the analysis of the characteristics ofpoint diffraction interferometers in different types, a point diffractioninterferometer suitable for measuring the wavefront aberration ofconvergent lens is designed in this paper. According to certain methodsand procedures, the experimental devices are constructed. A large numberof interference patterns are collected under different conditions of threevariables which are the defocusing amount ， the pinhole diameter and theF number. The change rules of interference fringes are concluded undercomparison and analysis. It is justified that the F number and the pinholediameter make a difference to the size of the diffractive airy disk. Weget the peak- valley (PV) value and r oot-mean-square(RMS) value of themeasured w avefront aberration using the software and then analyze thesources of error.
Key words point diffraction interferometer; w avefront aberration;p inhole ; airy disk
1 引言 2
1 ． 1 课题背景 2
1 ． 3 本文主要研究内容 .. 3
2 点衍射干涉仪的原理和类型 .. 4
2 ． 1 点衍射干涉仪的基本原理 .. 4
2 ． 2 点衍射干涉仪的主要类型 .. 5
2.2.1 光栅点衍射干涉仪 . 5
2.2.2 镀膜小孔点衍射干涉仪 .. 6
2.2.3 光纤点衍射干涉仪 . 7
2 ． 3 本章小结 8
3 点衍射干涉仪测量系统的搭建 . 9
3 ． 1 点衍射干涉仪测量系统方案设计 .. 9
3 ． 2 重要器件的选取和调节 9
3.2.1 激光器 9
3.2.2 点衍射板及其调节装置 10
3.2.3 成像采集系统 . 11
3 ． 3 整体实验系统 .. 12
3 ． 4 本章小结 . 13
4 实验结果与分析 .. 14
4 ． 1 条纹采集分析 .. 14
4.1.1 离焦的变化 .. 14
4.1.2 针孔直径的变化 15
4.1.3 F 数的变化 16
4 ． 2 F 数与针孔直径对衍射艾里斑的影响 .. 17
4 ． 3 软件处理结果 .. 18
4 ． 4 误差来源分析 .. 20
4 ． 5 本章小结 . 20
5 结论与展望 . 21
5 ． 1 论文总结 . 21
5 ． 2 不足和展望 21
致 谢 22
参考文献 .. 23
1 1 1 1 引言引言引言引言1 1 1 1 ． ． ． ． 1 1 1 1 课题背景 课题背景 课题背景 课题背景采用光学原理进行精密测试 ， 一直是测试计量领域中的重要方法之一 。 将光学方法与光电传感、数字图像处理、激光和光纤等技术结合，用于检测光学量和非光学量 ， 形成的近代光学测试技术，是当今发展中的一门学科研究方向 [1]。随着科技的进步 ， 仪器的精度要求也越来越高 。 著名的哈勃望远镜就曾因主镜磨错了 λ /20 而导致升空后出现了成像模糊的问题 ， 随后 ， 美国宇航局花了 4 年时间和 7 亿美元才将这个误差修复。因此，高精度的光学检测技术是光学研究中尤为重要的内容 。评定光学系统的成像质量有多种方法 ， 波像差是其中常用的一种 ， 尤其是对于高像质要求的光学系统 [2]。 在直接测量波像差的干涉仪中 ： 泰曼和菲索干涉仪是将标准面产生的参考波和经过被检系统的测试波进行比较 ， 由所得干涉图来分析波像差 ； 剪切干涉仪则是将被检波面分裂成两个完全相同或相似的波面，两者在空间上产生一个错位 ， 在重叠区域便会产生干涉条纹。前者精度受限于标准面面形，后者的干涉图解释困难 。