基于泰伯效应的长焦距测量系统的设计

【摘要】：长焦距光学元件和光学系统在高功率激光核聚变,光学遥感技术和天文望远镜等方面都有广泛的应用,本文基于泰伯莫尔效应研究长焦距的高精度测量是当今光学测量研究的热点之一。 研究了泰伯效应及莫尔条纹技术原理,推导了长焦距测量公式,设计了由准直波前发生器、泰伯干涉仪和成像采集系统组成的长焦距测量系统。分析了准直波前畸变对焦距测量精度的影响,分析了两块Ronchi光栅的间距、栅线夹角等参数对焦距测量精度的影响,优化了长焦距测量系统的参数；根据参数优化的结果设计了系统的关键部件：设计了准直波前发生器,波前质量PV值优于λ/6；设计了光栅的参数：光栅周期、口径和栅线夹角等；根据设计的参数等加工了准直物镜、光栅以及机械装置,并构建了长焦距测量装置。研究了长焦距测量系统的装调方法,根据精度分析结果提出了具体的装调方法,包括用五棱镜扫描法装调准直波前发生器,保证准直波前质量优于λ/6；利用泰伯莫尔效应本身的特性,结合机械调节法和反射球面法装调泰伯干涉仪,使得两Ronchi光栅栅线夹角的精度达到18”。 本文完成了整套长焦距测量装置的开发工作,利用本装置对焦距对59.38m左右的透镜进行了测量,实验结果表明系统的重复性和稳定性优于0.03%,复现性优于0.8%。