点衍射干涉仪出射波前仿真分析研究(5)
1.2 国内外的研究现状及发展趋势
1.3 课题来源和主要研究内容
本文属于光干涉计量测试领域，课题来源于国防计量“十二五”技术基础项目“XXX检测技术研究”，本文围绕激光波前的实时检测技术展开研究。
为了解决激光器出射波前的实时检测问题，本论文在传统点衍射干涉仪基础上，设计并搭建了准直波前干涉测试系统，对关键器件的性能以及系统的核心参数进行了深入研究。对经过针孔后的衍射波面进行波面质量评价；研究一系列因素对衍射基准波前质量的影响，包括小孔直径偏差、小孔椭圆度偏差、小孔粗糙度偏差、入射波前像差、小孔横向对准偏差、小孔轴向调整偏差，给出点衍射板适用范围和调整精度要求；仿真分析系统中小孔衍射基准波前光强的近场及远场分布，对比分析小孔直径不同、小孔横向离焦、小孔轴向离焦对光强分布的影响；对系统中点衍射板小孔参数以及小孔衍射波前的测试方法进行了研究。
各章具体内容为：
第1章：绪论
介绍了点衍射干涉仪及其出射波前的研究背景、研究现状，并总结了主要研究内容。
第2章：点衍射干涉仪系统与分析理论
针对激光器出射波前实时检测的需求，基于传统点衍射干涉技术提出了一种非移相式的基于圆载频相位解调技术的准直波前干涉测试系统方案，研究系统中关键器件点衍射板的设计，给出设计方案。通过理论分析，建立了会聚光束经小孔衍射的数学模型。
第3章：点衍射干涉仪系统参考光波前分析
对系统中关键器件的性能与核心参数进行研究。基于标量衍射理论深入研究了一系列因素对小孔衍射参考波前质量的影响。具体包括小孔直径偏差、形状偏差、入射波前像差、横向对准偏差、轴向调整误差。结果表明，入射波前像差，尤其是彗差和像散，以及小孔横向对准偏差对系统的测试精度影响较大。
为了解决参考光束和测试光束光强匹配问题，基于标量衍射理论研究了点衍射板小孔衍射参考波前光强分布，对比分析了小孔直径不同、横向离焦、轴向离焦、包含像差时的光强分布变化。仿真结果表明小孔直径越小，光强越均匀，像差的引入能改变衍射光强分布，离焦能较大的改变光强分布，通过横向与轴向离焦的调整能提高条纹对比度，其中轴向为主。
第4章：点衍射干涉仪的干涉图分析
利用傅里叶光学原理，将点衍射干涉系统看做4f系统进行建模，分析得出干涉图的数学表示。并仿真分析其干涉图，结果表明离焦的调整能提高条纹对比度。
第5章：点衍射干涉仪的实验研究
针对干涉系统中点衍射板小孔参数的检测，基于白光干涉仪展开了实验研究。为了检测经小孔衍射后的波前，构建了直径为10um针孔衍射波前检测的实验系统。实验测得的结果和仿真结果一致，对测量过程中的误差进行了详细分析。针对点衍射板的光强匹配问题，构建了点衍射干涉测量实验系统，对不同直径小孔所形成的干涉图进行了分析。
结论：
对所研究问题的结果进行总结，指出了研究课题工作中存在的不足，对今后课题的发展方向进行探讨。
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