激光陀螺反射镜基片的光学散射特性研究

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1、硕士学位论文激光陀螺反射镜基片的光学散射特性研究ＳＣＡＴＴＥＲＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳＳＴＵＤＹＯＦＲＥＦＬＥＣＴＯＲＳＵＢＳＴＲＡＴＥＩＮＬＡＳＥＲＧＹＲＯ牛玉宝哈尔滨工业大学２０１８年６月国内图书分类号：ＴＨ１６１＋．１４学校代码：１０２１３：国际图书分类号：６２１密级公开工程硕士学位论文激光陀螺反射镜基片的光学散射特性研究（应用型）硕士研究生：牛玉宝导师：王景贺教授级髙工申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：２０１８年６月授予学位单位：哈尔滨工业

2、大学ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＨ１６１＋．１４ＵＤ．．Ｃ：６２１ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳＣＡＴＴＥＲＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳＳＴＵＤＹＯＦＲＥＦＬＥＣＴＯＲＳＵＢＳＴＲＡＴＥＩＮＬＡＳＥＲＧＹＲＯＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＮｉｕＹｕｂａｏＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＷａｎｇＪｉｎｇｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅＡｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｐｐｇｇＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎＳ

3、ｐｅｃｉａｌｉｔｙ：ｇｇＡｆｆｉｌｉａｔｉｏｎ：ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤａｔｅｏｆＤｅｆｅｎｃｅ：Ｊｕｎｅ２０１８，Ｄｅｒｅｅ－Ｃｏｎｆｅｒｒ－ｇｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ：ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要激光陀螺是以塞格纳克（ｓａｇｎａｃ）效应原理为基础的角加速度计，结构简单，可靠性强，寿命长。但激光陀螺内部反射镜产生的背向散射会产生闭锁效应，严重影响激光陀螺的导航精度。在解决闭锁效应时，中国沿用国外的散射理

4、论，在以激光陀螺反射镜基片为基础的散射问题及光学表面分析代码研究上，国内也鲜有涉及。为降低激光陀螺的闭锁阈值，本课题主要研宄了以下几个方面：本文明确了光学元件表面的表征方法，分析传统光学元件表面表征的局限性，对功率谱密度函数进行了介绍，推导出计算离散数据的功率谱密度函数公式，分析了原子力显微镜和轮廓仪在不同空间频率表面信息下的测量误差，得出完整表－Ｋ征元件表面功率谱密度函数的方法。推导出光学散射Ｂｅｃｋｍａｍｉｉｒｃｈｏｆｆ理论、Ｈａｒｖｅ－Ｓｈａｃｋ理论和Ｒａ－ｙｙｌｅｉｇｈＲｉｃｅ理论公式，分析入射光波长、表面自相关长度一（Ａｕｔ

5、ｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＬｅｎｔｈ）和入射角分别对维、二维散射情况的影响ｇ。通过散射测量实验验证散射理论推导结果的正确性，确定适用于激光陀螺反射镜基片的散射模型。。分析激光陀螺运行原理，推导引入反射镜背向散射后激光陀螺运行基本公式结合散射模型编写光学表面分析代码（ＯｐｔｉｃａｌＳｕｒｆａｃｅＡｎａｌｙｓｉｓＣｏｄｅ，ＯＳＡＣ），设。计用户界面，简化人机交互利用光学表面分析代码分析激光陀螺形状、边长、波长以及激光陀螺反射镜形貌对闭锁阈值的影响。同时确定了适用于激光陀螺反射镜基片的光学元件表面质量评价方法。利用背向散射系数值作为评

6、价方法进行表面抛光正交实验，实验材料选用激光陀螺反射镜基片材料，熔石英和微晶玻璃。分别分析抛光盘转速、抛光压力及抛光液浓度对光学元件表面的影响，对抛光工艺参数进行优化，在优化参数下对（）。熔石英和微晶玻璃进行抛光，得到最优激光闭锁阈值最小的加工表面关键词：激光陀螺；散射理论；功率谱密度函数；光学表面分析代码；抛光－Ｉ－哈尔滨工业大学工程硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＬａｓｅｒｙｒｏｓｃｏｅｉｓａｎａｎｕｌａｒａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｉｎｃｉｌｅｏｆｓａｎａｃｅｆｅｃｔｇｐｇｐｐｇｗｈｉ

7、ｃｈｈａｓｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｌｏｎｇｌｉｆｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｓｉｎｃｅｔｈｅｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｏｒｃａｕｓｅｓｔｈｅｂｌｏｃｋｉｎｇｔｈｒｅｓｈｏｌｄｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｒｏｓｃｏｅＴｈｕｓｈｅｎａｖｉａｉｏｎａｃｃｕｒａｃｏｆｌａｓｅｒｒｏｓｃｏｅｉｓｓｅｒｉｏｕｓｌａｆｆｅｃｅｄＩｎｇｙｐ．ｔｇｔｙｇｙｐｙｔ．ｔｅｒｍｓｏｆｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏ