光學非球面多方法組合測量技術研究.pdf

1、慣性約束聚變、深空觀測探索、對地高分觀察等大型光學項目的迫切需求和快速發(fā)展促進了大口徑復雜光學非球面鏡的廣泛應用，面形誤差作為決定光學成像質量的關鍵因素，其測量準確性也決定了項目的成敗。盡管面形測量方法逐漸發(fā)展豐富并各具特色，但每種方法仍有局限，單一方法的測量結果不足以說明問題。采用多種方法對測量結果進行互檢驗證，并針對被測對象的特點實施測量方法間的優(yōu)勢互補，是一種可行的思路。本文以大口徑高次凸非球面為研究對象，采用適用性較廣的全口徑正

2、面補償檢驗，背面透過補償檢驗和子孔徑拼接等方法實現(xiàn)面形的多方法檢測，研究了面形的匹配分析與量化評價方法，以提高測量結果的可信度。
　　論文研究內容主要包括4個方面：
　　1．背面透過補償檢驗的光學設計與實現(xiàn)。根據(jù)被測面形背面透過成像特點，設計單塊補償透鏡實現(xiàn)檢驗，首先分析確定了補償器的加工公差，然后利用干涉儀、球徑儀等設備對補償器的面形和中心厚度等參數(shù)進行了檢測，通過基于短相干原理的間隙儀控制裝調距離實現(xiàn)了光路的精細裝調；最

3、后對誤差因素進行了全面分析，估計了設備測量精度以及材料誤差對測量結果的影響，并利用Zernike多項式擬合方法分離了面形制造偏差的影響。
　　2．可變補償拼接測量裝置的改進與裝調測量。根據(jù)測量原理和裝調方法對可變補償拼接測量系統(tǒng)的裝調自由度進行需求分解，為各自由度設計獨立對應的調整裝置。設計三環(huán)調整裝置，實現(xiàn)可變補償CGH相位板的四維調整，光軸方向緊湊、通光孔徑大等優(yōu)勢明顯。補充設計完善了可變補償裝置轉臺、被測鏡的裝調自由度，裝調

4、效果和效率得到了檢驗。
　　3．正面補償檢驗的設計與分析。設計了大口徑非球面補償器對凸非球面鏡進行正面補償檢驗，其自身參數(shù)通過 Offner補償器校驗，該方法適用于不透光材料的凸非球面反射鏡。在補償檢測和校驗光路中非球面補償器具有同光路特性，避免了大口徑光學材料的均勻性對像差的不利影響，并對測量誤差進行了分析。
　　4．多方法互檢和量化評價方法研究。采用MATLAB優(yōu)化工具箱實現(xiàn)多種方法測量面形的空間旋轉、平移和比例縮放7自