基于双光栅干涉仪测量透镜焦距技术研究(5)
除上述方法外，还有一些测量焦距的方法如：固定共轭距离法、附加已知焦距透镜法、反转法等有时也会用到。也有一些基于物理光学原理的一些测量焦距的新方法，如：光栅法、激散斑法、莫尔条纹同向法等。针对大口径、长焦距透镜焦距测量难以确定焦点的准确位置、精确测量易受环境因素干扰等难点的测量方法也已相继提出。
1.2.2 长焦距的测量方法
随着理论研究的深入，适用于长焦距系统焦距测量的相关方法已经逐渐引起人们的重视。20世纪80年代，Y. Nakano提出基于Talbot-Moiré条纹技术测长焦距方法：用一束准直的平行光照射双光栅干涉仪，双光栅干涉仪由两个完全相同的Ronchi光栅构成，前一个光栅的泰伯自成像与后一个光栅生成莫尔条纹。待测元件放入后，根据莫尔条纹的形状和变化，可以对待测透镜的焦距进行检测[8,9]。J.C.Bhattac-harya提出了采用离焦法测量准直透镜焦距的方法，这种方法不需要另外提供准直的平行光，比较适合准直器上透镜焦距的测量[10]。P. Singh等分别分析了用不同形态的光栅测量长焦距的理论和方法，并提出一些提高测量精度的方法[11]。DeBoo等提出可以采用反射型菲涅尔全息片代替标准球面反射镜，配合移相干涉仪对焦距为9m的镜头进行了测量[12]，实验结果证明该种测量方法的焦距测量精度可达0.01%，根据不同的测量要求设计全息片十分方便，但对全息片的要求很高，W.Zhao提出了激光差动共焦法[13,14]，这两种方法对焦距测量已达到很高精度，但对环境温度、空气扰动和振动有严格要求。吴玲玲等进行了基于Talbot-Moiré法的长焦透镜焦距测量的极限精度分析[17]。侯昌伦等针对大口径透镜测量问题提出了采用扫描测量的方法，提出了在频域精确计算莫尔条纹角度的算法[15,16]。
为了满足目前测量长焦距的需要，基于泰伯莫尔条纹技术的长焦距测量方法的优点如下：（1）可以实时、精确的对长焦距进行测量；（2）系统测量范围大；（3）装置结构简单，器材元件容易获得；（4）测量精度较高；（5）测试光路尽可能短且受空气扰动、振动、温度等环境因素变化影响较小。
1.3 论文的主要研究内容
本文第一章介绍了长焦距测量技术的背景和意义，并概述了焦距测量技术的发展现状。利用现有的焦距测量方法对长焦距光学元件的焦距进行测量时，普遍存在测量精度不高、测量结果易受环境因素影响等问题。因此，本文根据泰伯莫尔效应理论，主要研究基于双光栅干涉仪的长焦距测量技术：
(1) 对泰伯效应和莫尔条纹理论进行深入研究，并在此基础上推导和优化长焦距测量公式。
(2) 根据上述长焦距测量理论搭建系统仿真模型，利用Matlab对莫尔条纹进行模拟，并根据条纹仿真结果分析系统各项参数对条纹质量的影响，并据此确定各项系统参数；改变待测焦距模拟得到不同的莫尔条纹图像，利用仿真结果分析莫尔条纹倾角相对于待测焦距变化的灵敏度。
(3) 研究长焦距测量系统的装调方法：用干涉仪对准直物镜的透射波前质量进行检测；提出准直波前发生器和双光栅干涉仪的装调方法；利用标准反射球面对光栅夹角进行标定，同时验证装调结果。
(4) 设计测量实验，使用测量装置对待测元件的焦距进行测量，利用实验结果评估和分析系统的测量精度、重复性、稳定性、测量口径、测量范围等系统性能
下一篇：废砖持水特性分析及其调节