基于白光干涉測(cè)量的大量程高精度光程掃描延遲線研究.pdf

1、白光干涉測(cè)量技術(shù)是精密器件性能測(cè)試、分布式傳感等領(lǐng)域的重要手段，光程掃描延遲線作為白光干涉測(cè)量的關(guān)鍵器件，其指標(biāo)（掃描量程、分辨率等）對(duì)白光干涉測(cè)量的測(cè)量范圍、空間分辨率等性能具有決定性影響。作為集光、機(jī)、電為一體的器件，其穩(wěn)定性也是影響系統(tǒng)整體穩(wěn)定性的重要一環(huán)。如何設(shè)計(jì)掃描量程更大、精度更高、插入損耗及波動(dòng)更小、穩(wěn)定性更好的光學(xué)延遲線，是白光干涉測(cè)量領(lǐng)域不斷探索的問(wèn)題。
　　本論文針對(duì)大量程高精度光程延遲線的參數(shù)選取、調(diào)節(jié)及穩(wěn)定

2、方法、擴(kuò)展方法、白光干涉測(cè)量應(yīng)用開展相關(guān)工作，其主要內(nèi)容有：
　　（1）根據(jù)光程掃描延遲線使用的光學(xué)器件性能及其參數(shù)分析，對(duì)其調(diào)節(jié)和鎖緊結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)準(zhǔn)直鏡光斑、掃描波動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)掃描過(guò)程中光學(xué)器件的偏差進(jìn)行限定；設(shè)計(jì)光程延遲線的機(jī)械結(jié)構(gòu)，對(duì)調(diào)節(jié)的機(jī)械壓力和強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，利用軟件模擬該結(jié)構(gòu)下的應(yīng)力、應(yīng)變及位移狀態(tài)，為下一步制作提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。
　　（2）提出一種光程延遲線的調(diào)節(jié)及其穩(wěn)定性提升方法。使用四象限探

3、測(cè)器，改進(jìn)準(zhǔn)直鏡的校準(zhǔn)方式，將光束偏角控制在0.1mrad內(nèi)；提出一種雙45度反射鏡的調(diào)節(jié)方法，降低掃描插入損耗及其波動(dòng)；提出一種提升穩(wěn)定性的方法，使延遲線的存儲(chǔ)溫度可達(dá)-30℃～60℃。
　?。?）對(duì)光程延遲線掃描量程擴(kuò)展與接續(xù)（標(biāo)定）方法進(jìn)行研究。在大量程高精度光程掃描延遲線的基礎(chǔ)上，利用多種方法擴(kuò)展掃描量程，最高可將掃描量程擴(kuò)展至1.6m；在固定和連續(xù)延遲擴(kuò)展的基礎(chǔ)上，利用干涉光路對(duì)其接續(xù)進(jìn)行精確標(biāo)定。
　?。?）分別

4、對(duì)研制的多種光程延遲線損耗進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)其溫度穩(wěn)定性測(cè)試。將其應(yīng)用在白光干涉測(cè)量系統(tǒng)中，測(cè)試其在多種測(cè)量光路中的表現(xiàn)。
　　根據(jù)以上工作，研制分辨率為0.3fs的延遲線有：量程為200mm的延遲線，其插入損耗及波動(dòng)分別低于1.5dB、±0.08dB；量程為400mm的延遲線，其插入損耗及波動(dòng)分別低于1.5dB、±0.1dB；量程為600mm的延遲線，其插入損耗及波動(dòng)分別低于2dB、±0.15dB。在雙通模式下，分辨率為0.6fs、