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摘要：测量长焦距反射镜的曲率半径，无论是在研究光学元件的光学特性上还是在制作光学元件的工艺实践中都有很重要的意义。本文所展开的一切工作，都是为了能够找到合适的精确的测量方法，以便于测量用作激光器谐振腔的凹面镜的曲率半径。该凹面镜的曲率半径约为 41400mm，并且镀有红外高反膜。本文主要介绍了差动共焦法、牛顿环法和轮廓仪法测量凹面曲率半径的原理步骤，以及这些方法里面一些公式的推导、常量的计算等，并对实验所得到的结果进行了分析。本文还包括了牛顿环法测凹面曲率半径的 MATLAB仿真。 60395
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毕业论文关键词：曲率半径 ；差动共焦；牛顿环；轮廓仪
Title: The measurement of the radius of curvature of laser resonator reflector
Abstract： The measurement of the radius of curvature of long focus reflector is very important both in studying the optical properties of the optical element and in practice of manufacturing optical element. All the work has done is to find the appropriate and accurate measurement of the radius of curvature of laser resonator reflector. The radius of the reflector is about 41400mm and it is covered with the membrane which has high reflectance in the infrared. This paper introduces the measuring principle and operating method of differential confocal, Newton ring, profilometer. It also introduces Formula derivation and Constants calculation in these methods. The experimental results are analyzed in this paper. This article also includes a simulation by MATLAB of Newton ring of measuring the radius of curvature of the concave surface.
Keywords: radius of curvature; differential confocal; Newton ring; profilometer
目录
1 引言 . 1
1.1 研究背景 .. 1
1.2 研究现状 .. 1
2 球面曲率半径的测量方法 . 2
2.1 直接测量法 2
2.2 球径仪法 .. 2
2.3 傅科（Foucault）刀口仪法 . 4
2.4 自准直仪法 4
2.5 牛顿环法 .. 5
2.6 轮廓仪法 .. 5
2.7 差动共焦法 5
3 差动共焦法测量凹面曲率半径 6
3.1 测量原理 .. 6
3.2 常数Cn 的计算方法 .. 8
3.3 可见度分析 .. 11
3.4 差动共焦法的误差分析 . 15
4 牛顿环法测量曲率半径 .. 18
4.1 传统牛顿环实验 . 18
4.2 氦氖激光作为光源的牛顿环实验 .. 19
4.3 牛顿环MATLAB 仿真 . 20
5 轮廓仪法测曲率半径 . 22
5.1 测量原理 . 22
5.2 测量步骤和处理方法 22
5.3 实验数据及分析 . 23
结 论 .. 25
致 谢 .. 26
附 录 .. 27
参考文献 .. 30
1 引言 1.1 研究背景 激光器的谐振腔通常是由两块与工作介质轴线垂直的平面或者凹面反射镜构成的。其中平凹腔是使用最广泛的一类激光谐振腔，它具有结构简单，损耗低，易于调整等一系列优点。谐振腔对激光的形成和所形成激光的光束特性有着重要作用，凹面反射镜的曲率半径和间距（腔长）决定了谐振腔对本征模的限制情况。因此在制造激光器的工艺实践中，经常需要测量这种长焦距反射镜的曲率半径。 当前，测量光学球面曲率半径的方法有很多种，就其测量方式分，有接触式及非接触式。一般对小曲率半径的测量有球面模板法、球径仪法、自准直显微镜法及干涉显微镜测量法。对于大曲率半径测量，有自准直望远镜法、刀口仪法、牛顿环法、激光球面干涉仪法以及莫尔偏折术法。