大口径凸抛物面的检测技术研究

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1、硕士学位论文大口径凸抛物面的检测技术研究作者姓名：张永红指导教师：陈强研究员中国科学院光电技术研究所学位类别：工学硕士学科专业：测试计量技术及仪器研究所：中国科学院光电技术研究所二零一五年五月ResearchonthetestofthelargeconvexparaboloidByZhangYonghongADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterof

2、EngineeringInstituteofOpticsandElectronicsChineseAcademyofSciencesMar.2015致谢首先，要特别感谢我的导师陈强研究员，从课题的确立、实验方案的设计及实验过程到论文的修改及最后的定稿，都是在陈强导师的悉心指导和关怀下完成的，都凝聚了导师的心血和汗水。导师平易近人、诲人不倦的高尚品格和一丝不苟、认真严谨的工作作风给我留下了深刻的印象，使我受益匪浅，三年来，陈强导师不仅教会了我科研工作的基本方法，而且还教会了我很多为人处事的道理，在此表示最衷心的感谢和最崇高的敬意。感谢范斌老

3、师、万勇建老师、侯溪老师、曾志革老师、李晓今老师，吴永前老师在课题完成过程中提出的宝贵意见和指导。感谢检测组刘彬、王希在我实验过程中给予的帮助和指导，感谢罗林、钟显云、赖朝晖、杨金山、刘茜在课题完成过程中给予的大力支持和热情帮助。感谢实验室的师兄张伟、李世杰、宋伟红、闫锋涛、刘海涛、赵洪深、顾伟、王佳、黄传科、孟凯，师姐李璐璐、毛洁，还有同届的刘锋伟、全海洋、申立军、李文宗、李思，师弟庞博清、马勇建、徐力超、何一苇，一起度过欢乐的学生时光。感谢同寝室友田文星、程习敏、罗坤、吴迪在学习和生活上的照顾。感谢研究生部廖俊莉、胡琛、朱文等人营造的

4、良好的学习和生活环境。最后，要特别感谢我的家人这么多年来的理解、支持和关心。张永红2015年5月I摘要摘要光学产品的应用越来越广泛，小到我们日常生活中必不可少的眼镜、手机、照相机、摄像机等，大到天文学等高科技技术领域。近年来大口径光学系统得到了开发和研制，突显出了非球面光学元件的优势，在合适的位置添加非球面光学元件，不仅可以很好的改善系统性能，还可以使系统轻量化、小型化等。凸非球面广泛应用于反射系统，众所周知，凸非球面比较难检，虽然目前国内外有几种可行的检测方法，但是每种方法都有比较明显的局限性，随着凸非球面反射镜的口径进一步增大，这些方

5、法就不再实用和合适了。本文充分调研了大口径凸非球面的检测方法，进行了详细的对比分析，并结合目前国内加工以及检测技术水平，以凸抛物面作为实验件，确定了非球面样板法检测凸抛物面反射镜的方案，介绍了该方法的检测原理和检测光路。非球面样板法测量凸抛物面属于零位干涉测量，样板凸面作为照明系统必不可少的部分，对它的面形精度要求不是很高，样板凹面作为参考面，从样板出射的波前必须和被测凸非球面反射镜的理论形状一致，这也是设计样板时最为重要的原则。非球面样板的设计和优化均是在ZEMAX中完成的，从设计结果可以看出，样板两面均是非球面，口径略大于被测面，非球

6、面样板法检测凸抛物面实验系统中最关键的是非球面样板的设计和制作，为了保证和提高实验精度，采用计算全息来标定非球面样板及整个系统，反射型标校全息也是基于ZEMAX软件设计的，得到设计参数后，在MATLAB软件中编译了求解标校全息加工工艺参数的程序，得到了用于指导加工的工艺参数。为了方便以后的设计，编译了反射型标校全息专用设计软件。本文搭建了利用计算全息标校实验系统误差实验平台，搭建了利用非球面样板检测凸抛物面的实验平台，实验很好的验证了非球面样板法的可行性及可靠性。最后详细分析了实验中的误差，包括非球面样板误差、CGH误差和调整误差。关键词

7、：凸非球面，非球面样板，干涉测量，计算全息,ZEMAXIIABSTRACTABSTRACTTheapplicationofopticalproductsismoreandmorewidely,fromourdailylifein-dispensableglasses,mobilephones,cameras,videocameras,etc,tofieldsofastron-omyandotherhightechnologiesandsoon.Withthedevelopmentoftheopticalsys-temwithlargeap

8、ertureinrecentyears,theasphericopticalelementhasplayedanin-creasinglyimportantrole,addingaspheri