光学波前参数的分析评价方法研究
毕业论文关键词 光学波前质量 评价参数 PSD 小波变换
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Study on the analysis and evaluation method of the specification for the wavefront
Abstract
The quality of optics and optical systems can be known in an all-round way through measuring the distribution of the wavefront. How to get the core parameters and specifications is the main task of optical testing. My study is about analysis methods to measure and mid-frequency-errors in the wavefront. For low-frequency-errors, low pass filter and wavelet transform are used respectively to extract the low-frequency information in the wavefront, and then calculate the peak-to-valley wavefront error(PV)and root-mean-square(RMS) to analyze and compare. For mid-frequency-errors, band-pass filter and wavelet transform are used respectively to extract the middle frequency information in the wavefront, and then calculate the averaged power spectral density(PSD) to analyze and compare.It is found that the wavelet transform does good to the analysis of mid-frequency-errors.
Keywords quality of wavefront specifications PSD wavelet transform
目 次
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 研究现状 1
1.3 主要研究内容 3
2 光学波前分析方法 5
2.1 光学波前形成原理 5
2.2 经典波前评价指标 5
2.3 波前频率分析方法 5
3 光学波前分析与评价 9
3.1 波前的干涉检测 9
3.2 光学波前低频分析 9
3.3 光学波前中频频率特征分析 21
4 总结与展望 28
结 论 29
致 谢 30
参考文献31
1 绪论
1.1 引言
光波传播到某一位置处，等相位面构成的曲面称为光学波前。复杂光学系统中的光学元件的质量评价可以通过检测光学波前来实现，例如大口径天文望远镜的主镜面形、光刻仪器中的投影物镜质量可以通过波前来评价；自适应光学可以根据大气湍流造成的波前变化矫正成像系统像差，例如太阳光栅光谱仪的成像质量的矫正[1]、人眼色差的评定[2]可通过自适应光学实现。
光学波前检测方法有很多,而干涉测量技术因为其分辨率高、精度高等优点成为波前测量的主要手段。Jerome Primotza等结合Hartmann-Shack与横向剪切干涉仪提出了一种四波剪切波前检测方案[3]。美国劳伦斯伯克利国家重点实验室的Medecki等人提出了一种移相式光栅点衍射干涉仪光学检测系统[4]。
光学元件、光学系统的质量可以通过光学波前的分布全面地反映出来，如何从光学波前中提取核心参数与评价指标，是光学测试的主要任务。目前，随着光学技术的发展，一些新的评价指标被不断提出，如何从光学波前分布中计算提取这些指标，是光学工作者普遍关心的问题。光学元件和光学系统的质量缺陷可以反映在波前信息当中，对于大口径的光学元件和激光系统而言，根据空间周期可以将波前信息划分为低频段、中频段和高频段三个区域。波前误差同样可以分为这三个空间频率区域。