基于全反射棱镜结构的双波长M-Z干涉系统研究

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1、工学硕士学位论文基于全反射棱镜结构的双波长M-Z干涉系统研究周燕哈尔滨理工大学2018年3月国内图书分类号：O439工学硕士学位论文基于全反射棱镜结构的双波长M-Z干涉系统研究硕士研究生：周燕导师：沈涛副教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：光学工程所在单位：理学院答辩日期：2018年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：O439DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonDual-wavelengthM-ZInteferometerBasedonTotalR

2、eflectionPrismStructureCandidate：ZhouYanSupervisor：Prof.ShenTaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：OpticsEngineeringDateofOralExamination：March,2018HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于全反射棱镜结构的双波长M-Z干涉系统研究》

3、，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《基于全反射棱镜结构的双波长M-Z干涉系统研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文

4、的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用授权书。不保密。(请在以上相应方框内打√)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日基于全反射棱镜结构的双波长M-Z干涉系统研究摘要相移干涉测量技术以其非接触、灵敏度高和重复性好等诸多优势，在光学测量与检测领域具有广泛应用。双波长相移干涉测量技术将双波长全息技术和相移干涉技术相结合，在保证较高的测量精度的基础上，可解决传统单波长测量较大偏差面

5、形时所产生的2π模糊问题，又扩大了干涉测量的量程，因此该方法在光学干涉测量领域具有更广阔的应用前景。本文在对双波长相移干涉的基础理论进行系统研究的基础上，设计了一个不易变形、便于装调的基于全反射棱镜结构的M-Z双波长干涉系统，通过计算分析确定了相关的硬件参数，完成了双波长移相干涉系统的装调，工作波长分别为632.8nm与532nm，口径为30mm。进一步，研究了等效波长相位提取算法，利用椭圆拟合法对传统的双波长算法进行改进，提出了一种基于四步相移椭圆拟合的相位提取双波长算法，该方法既扩大了深度测量范围，又提高了测量方法的测量精度。最后，构建了双波

6、长M-Z移相干涉实验系统，利用所搭建的实验系统对透明的凹面元件的表面轮廓进行测量，采用改进的双波长算法恢复面形信息，得到的方程确定系数R-square为0.9904；且得到的轮廓测量结果与实际样本的结果进行比对，得到了一致的结论，表明设计的双波长相移干涉系统在测量面形领域的实用性，为光学检测透明元件提供参考和借鉴。关键词相移干涉技术；双波长；光学测量；ZEMAXIResearchonDualWavelengthM-ZInterferometerBasedonTotalReflectionPrismStructureAbstractPhase-sh

7、iftinginterferometrytechnologyhasmanyadvantagessuchasitsnon-contact,highsensitivityandgoodrepeatability.Ithasbeenwidelyusedinopticalmeasurementanddetection.Thedual-wavelengthphase-shiftinginterferometrytechnologycombinesthedual-wavelengthholographytechnologyandphase-shiftingi

8、nterferencetechnologytosolvethe2πproblemthatoccurswhenatraditionalsi