基于移相干涉的光學元件位相缺陷檢測技術的研究.pdf

1、激光慣性約束聚變采用多束高能激光打靶，被認為是解決能源危機最有前景的方案之一，成為國際上研究的熱點。該光學系統(tǒng)中有很多大口徑光學元件，這些光學元件自身質量至關重要，不僅會影響打靶精度，缺陷的存在甚至會損壞整套光學系統(tǒng)。位相缺陷是光學元件上普遍存在的一種缺陷，該類缺陷不改變通過光的幅值，但會進行位相調制，對光有一定的會聚作用，在大功率光學系統(tǒng)中會造成光學元件的損傷，傳統(tǒng)光學檢測系統(tǒng)無法有效地檢測該類缺陷。為此，國內外學者進行了大量研究，提

2、出多種測量方法，如空間濾波法、數字全息法和移相干涉法，其中移相干涉法以其范圍大、精度高的優(yōu)勢最具發(fā)展前景，而國內對此研究較少，尚無實物系統(tǒng)。
　　本文采用移相干涉法對光學元件位相缺陷進行檢測，主要研究內容如下。
　　1.研究移相干涉法測量位相缺陷的基本原理，綜合考慮不同移相實現(xiàn)方案的誤差影響，選擇光路分光步進式移相方案。針對移相器、光源和CCD引入的誤差進行誤差分析，并據此進行器件選型。
　　2.使用加窗傅里葉法構建了

3、一種能抑制移相誤差的13幀定步長移相算法，根據實際振動影響較大的情況，提出使用迭代隨機移相算法。對這兩種算法和Hariharan5幀算法進行仿真分析，結果表明，振動對解相效果影響最大，迭代隨機移相算法解相面型精度高，面型峰谷值（PV）穩(wěn)定在0.2~0.5nm。
　　3.針對位相提取算法中存在的包裹問題，研究了基于最小二乘的幾種解包裹算法，并進行了仿真分析，結果表明，基于最小二乘的解包裹算法不受異常點的影響，存在嚴重欠采樣時只能其中

4、的使用橫向剪切干涉法，根據實際欠采樣情況，選擇橫向剪切干涉法。
　　4.針對存在的波前傾斜和常數項，使用Zernike擬合的方法加以修正。針對雙點干涉的幾何結構誤差進行公式推導，將其與Zernike多項式中的彗差項和傾斜項相對應。根據擬合坐標系和幾何結構誤差坐標系的偏移，提出圓擬合法進行位置校正。
　　5.采用邁克爾遜干涉光路對激光器進行驗證，滿足使用要求。根據原理搭建光學元件位相缺陷測量系統(tǒng)并進行了位相缺陷測量，測量結果與