大口徑長焦距測(cè)量系統(tǒng)中莫爾條紋傾角誤差分析與校正.pdf

1、大口徑長焦距透鏡作為大型高功率激光系統(tǒng)中非常重要的光學(xué)元件，其質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，尤其是對(duì)其焦距的精度要求特別高。而大口徑長焦距透鏡由于其測(cè)量面形尺寸大，測(cè)量光路長，很難實(shí)現(xiàn)精確定焦，所以一直以來都是焦距測(cè)量領(lǐng)域的一個(gè)難題。
　　本課題正是在這個(gè)背景下提出的，我們采用的是一種基于Talbot效應(yīng)和莫爾條紋干涉的測(cè)量方法進(jìn)行長焦距測(cè)量。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)全口徑測(cè)量，并且能夠有效避免周圍環(huán)境對(duì)測(cè)量造成的影響，是一種有效的長焦距測(cè)量方法。<

2、br>　　本文首先闡述了長焦距測(cè)量的基本原理，在此基礎(chǔ)上分析了焦距測(cè)量的精度，求解了長焦距測(cè)量過程中各個(gè)因素的不確定度影響。理論分析表明，基于Talbot效應(yīng)和莫爾條紋干涉的長焦距測(cè)量方法的測(cè)量精度很大程度上依賴于莫爾條紋角度的精度。如何精確計(jì)算莫爾條紋的傾角將成為提高測(cè)量精度的關(guān)鍵。在本文中，我們提出了一種基于模板匹配的方法，可以精確計(jì)算出在大口徑長焦距測(cè)量過程中出現(xiàn)的莫爾條紋的角度。之前主要采用的方法是通過迭代算法在亞像素域中尋找莫

3、爾條紋頻譜的最大值點(diǎn)計(jì)算莫爾條紋的角度。然而由于待測(cè)透鏡的面形較大，實(shí)驗(yàn)過程中得到的莫爾條紋往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的彎曲和畸形。在這種情況下，迭代算法往往會(huì)陷入局部最優(yōu)解而無法準(zhǔn)確測(cè)量出莫爾條紋頻譜的實(shí)際最大值點(diǎn)，從而影響測(cè)量精度。針對(duì)這個(gè)問題，我們采取了一種基于模板匹配的亞像素處理方法，能有效處理各種莫爾條紋，精確計(jì)算其角度。理論分析和軟件仿真表明這種方法具有高精度、高穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了這個(gè)觀點(diǎn)。并且，最終顯著提高了長焦距