基于移相干涉的光學(xué)元件位相缺陷檢測(cè)技術(shù)的研究.pdf

1、激光慣性約束聚變采用多束高能激光打靶，被認(rèn)為是解決能源危機(jī)最有前景的方案之一，成為國(guó)際上研究的熱點(diǎn)。該光學(xué)系統(tǒng)中有很多大口徑光學(xué)元件，這些光學(xué)元件自身質(zhì)量至關(guān)重要，不僅會(huì)影響打靶精度，缺陷的存在甚至?xí)p壞整套光學(xué)系統(tǒng)。位相缺陷是光學(xué)元件上普遍存在的一種缺陷，該類缺陷不改變通過(guò)光的幅值，但會(huì)進(jìn)行位相調(diào)制，對(duì)光有一定的會(huì)聚作用，在大功率光學(xué)系統(tǒng)中會(huì)造成光學(xué)元件的損傷，傳統(tǒng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)法有效地檢測(cè)該類缺陷。為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究，提

2、出多種測(cè)量方法，如空間濾波法、數(shù)字全息法和移相干涉法，其中移相干涉法以其范圍大、精度高的優(yōu)勢(shì)最具發(fā)展前景，而國(guó)內(nèi)對(duì)此研究較少，尚無(wú)實(shí)物系統(tǒng)。
　　本文采用移相干涉法對(duì)光學(xué)元件位相缺陷進(jìn)行檢測(cè)，主要研究?jī)?nèi)容如下。
　　1.研究移相干涉法測(cè)量位相缺陷的基本原理，綜合考慮不同移相實(shí)現(xiàn)方案的誤差影響，選擇光路分光步進(jìn)式移相方案。針對(duì)移相器、光源和CCD引入的誤差進(jìn)行誤差分析，并據(jù)此進(jìn)行器件選型。
　　2.使用加窗傅里葉法構(gòu)建了

3、一種能抑制移相誤差的13幀定步長(zhǎng)移相算法，根據(jù)實(shí)際振動(dòng)影響較大的情況，提出使用迭代隨機(jī)移相算法。對(duì)這兩種算法和Hariharan5幀算法進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明，振動(dòng)對(duì)解相效果影響最大，迭代隨機(jī)移相算法解相面型精度高，面型峰谷值（PV）穩(wěn)定在0.2~0.5nm。
　　3.針對(duì)位相提取算法中存在的包裹問(wèn)題，研究了基于最小二乘的幾種解包裹算法，并進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明，基于最小二乘的解包裹算法不受異常點(diǎn)的影響，存在嚴(yán)重欠采樣時(shí)只能其中

4、的使用橫向剪切干涉法，根據(jù)實(shí)際欠采樣情況，選擇橫向剪切干涉法。
　　4.針對(duì)存在的波前傾斜和常數(shù)項(xiàng)，使用Zernike擬合的方法加以修正。針對(duì)雙點(diǎn)干涉的幾何結(jié)構(gòu)誤差進(jìn)行公式推導(dǎo)，將其與Zernike多項(xiàng)式中的彗差項(xiàng)和傾斜項(xiàng)相對(duì)應(yīng)。根據(jù)擬合坐標(biāo)系和幾何結(jié)構(gòu)誤差坐標(biāo)系的偏移，提出圓擬合法進(jìn)行位置校正。
　　5.采用邁克爾遜干涉光路對(duì)激光器進(jìn)行驗(yàn)證，滿足使用要求。根據(jù)原理搭建光學(xué)元件位相缺陷測(cè)量系統(tǒng)并進(jìn)行了位相缺陷測(cè)量，測(cè)量結(jié)果與