计算全息在干涉测试光路中的自准直辅助装调技术研究(3)
1．2 全息图制作以及在非球面检测中的应用
光学全息图是直接用光学干涉法在记录介质上记录物光波和参考光波叠加后形成的干涉图样。假如物体并不存在，而只知道光波的数学描述，也可以利用电子计算机，并通过计算机控制绘图仪或其它记录装置(例如阴极射线管、电子束扫描器等)将模拟的干涉图样绘制和复制在透明胶片上。这种计算机合成的全息图称为计算全息图．计算全息图和光学全息围一样，可以用光学方法再现出物光波，但两者育本质的差别。光学全息唯有实际物体存在时才能制作，而计算全息的合成中，最要在计算机中输入实际物体或虚构物体的数学模型就行了。
随着全息技术的发展，出现了多种类型的全息图。从不同的角度考虑，全息图可以有不同的分类方法:从物光和参考光的位置是否同轴考虑，可以分为同轴全息图和离轴全息图；从记录时物体与全息图的相对位置考虑，可以分为菲涅耳全息图、夫琅和费全息图和像面全息图；从记录介质的厚度考虑，可以分为平面全息图和体积全息图面全息图；从记录介质的厚度考虑，可以分为平面全息图和体积全息图。
一般说来，计算全息图的制作大致可分成下述五个步骤：1）抽样。得到物体或波面在离散样点上的值；2）计算。计算物光波在全息平面上的光场分布；3）编码。把全息平面上光波的复振幅分布编码成全息图的透过率变化；4）成图。在计算机控制下，将全息图的透过率变化在成图设备上成图。如果成图设备分辨率不够，再经光学缩版得到实用的全息图；5）再现。这—步骤在本质上与光学全息图的再现没有区别。计算全息法是美国Arizona大学光学中心的A．J．Macgovem和J．C．Want于1971年提出的，该方法利用计算机、绘图仪和照像技术合成全息图(即计算全息图)，将其代替全息干涉仪中的光学全息图，形成检验非球面的计算全息法。计算全息法检测非球面的光学原理如图所示。
图1.2.1 CGH检测非球面的光学原理
采用计算全息法检测非球面，需先使用计算机、绘图仪和精缩照相制成一个与待测非球面相应的计算全息图；然后，将该全息图精确地放在干涉仪预先确定的位置处将待测非球面元件放入干涉仪检验臂中，通过波前再现和空间滤波，获得由参考波面与待测非球面波相干涉而形成的干涉图。根据此干涉图确定待测非球面的面形偏差。计算全息法克服了光学全息法需要参考非球面实体的困难，是非球面干涉检测方法的一个重大突破。
计算机产生的干涉图是用于存储、再现波面信息的干涉图。用计算机模拟产生光学干涉图，只需要预先知道干涉图样的数学表达式即可。所以，制作计算全息干涉图的第一步就是要得到一幅干涉图样的数学表达式。对于菲涅耳全息图，须计算物函数经菲涅耳衍射到达全息图的函数分布。
计算全息像图技术（CGH）在测量非球面方面有独到的作用，克服了光学全息法需要参考非球面实体的困难，是非球面干涉检测方法的一个重大突破，已经投入实际应用[3]。采用计算全息法检测非球面，需先使用计算机、绘图仪和精缩照相制成一个与待测非球面相应的计算全息图；然后，将该全息图精确地放在干涉仪预先确定的位置处，将待测非球面元件放入干涉仪检验臂中，通过波前再现和空间滤波，获得由参考波面与待测非球面波相干涉而形成的干涉图。根据此干涉图确定待测非球面的面形偏差。
1．3 本论文的主要研究工作
本文首先从研究传统移相式数字波面干涉仪的工作原理入手，根据菲涅尔波带片数学模型，利用zemax对自准直辅助装调光路进行仿真分析。
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