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φ600mm近红外相移斐索干涉仪校准及测试技术研究

刘兆栋  
【摘要】:高功率固体激光装置作为惯性约束聚变的驱动器,使用了大量高精度、大口径的光学元件,并对应有严格的分频段评价指标和要求,需要相应的大口径检测设备和技术提供支撑。本文研究了Φ600mm近红外相移斐索干涉仪校准与测试技术,解决了国内高功率固体激光装置中大口径光学元件生产制造急需的干涉测试设备问题。 基于弹性力学和有限元方法研究了600mm口径标准透射平晶和标准反射平晶的径向支撑方式,设计了180°支撑角下双软梯吊带的吊装方式。分析了在此吊装方式下,由于标准平晶受力方式改变以及吊带轴向位置变化引起的干涉仪空腔波前变化,在其指导下将干涉仪空腔精度PV值调整到63nm,实际调整过程中的空腔波前检测结果与有限元分析结果相一致。 设计了一种可见光与近红外光共光路的调整方法,解决了近红外光路的调整难题。提出了一种角锥棱镜扫描法,检测大口径干涉仪出射波前的准直性,指导干涉仪波前准直性的校准。采用45mm口径的角锥棱镜沿Φ600mm近红外相移斐索干涉仪的水平直径扫描检测出射波前,其PV值为1.18λ,RMS值为0.35λ。检测结果表明角锥棱镜扫描法对导轨的直线度没有特殊要求。提出了一种基于PSD的导轨直线度的检测方法,保证了五棱镜扫描法检测大口径准直波前的精度。测量了500mm长导轨的直线度,导轨俯仰角、偏摆角和滚转角的最大偏差分别为3.22'、1.16'和5.88'。分析了实验系统误差,结果表明测试精度可达0.2"。 研究了功率谱密度的计算方法以及大口径干涉仪系统传递函数的检测方法。采用口径为100mm、台阶高度为126nm的台阶板,通过台阶位相比较法测量了近红外大口径相移斐索干涉仪系统传递函数。检测结果表明,系统在0.2mm-1空间频率处传递函数值为64%,满足了中频段的检测要求。分析了影响干涉仪系统传递函数测量的误差因素,包括:台阶高度的标定误差、两台阶面的相对倾斜量以及去噪预处理算法等。 测试了近红外大口径相移斐索干涉仪的性能指标,其空腔精度PV值为63nm,重复性RMS值为0.3nm,稳定性PV值优于1nm;并采用斜入射绝对检验方法,在近红外大口径相移斐索干涉仪上测量了630mm口径的碳化硅平面反射镜垂线方向上的绝对面形分布,检测结果表明该反射镜面形精度RMS值为10nm。


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