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1、学校代码10406分类号TN248密级学号080080402008盲审编号题目基于扫描白光干涉法的二元光学器件表面误差分析作者王星星学科、专业测试计量技术及仪器指导教师邹文栋教授申请学位日期2011年6月学校代码：10406分类号：TN248学号：080080402008南昌航空大学硕士学位论文硕士研究生基于扫描白光干涉法的二元光学器件表面误差分析硕士研究生：王星星导师：邹文栋教授申请学位级别：硕士学科、专业：测试计量技术及仪器所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：南昌航空大学ErroranalysisofBin
2、aryopticaldevicessurfacebasedonscanningwhitelightinterferometryADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMeasuringandTestingTechnologiesandInstrumentsbyWangXingxingUndertheSupervisionofProf.ZouWendongCollegeofTestingandOpticalEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchan
3、g,ChinaJun.2011南昌航空大学硕士学位论文摘要摘要随着二元光学器件(BinaryOpticalElement)在诸如空间技术、超精密加工、微光机电系统、计算机技术、信息处理、光纤通信、生物医学、国防军事等众多领域广泛应用，BOE表面质量检测以及加工工艺过程中控制参数的检测变得日益重要。对二元光学器件表面质量参数进行无损纳米级的尺度检测是保证其制作工艺满足精度要求及系统有良好性能的前提和主要手段。在众多微观光学元件表面轮廓的测量方法当中，扫描白光干涉法的技术特点是：实现高精度、三维以及实时快速的无损测量，而且扫描白光干涉系统结构较
4、简单，操作方便以及投入样品表面检测的费用较少。本课题首先应用实验室设计的扫描白光干涉微纳检测仪对二元光学器件样品表面进行测量，并由图像传感器和图像采集卡将元件表面的干涉图像同步实时保存于计算机的硬盘当中，同时利用快速空间频域算法和位相解包裹对得到的测量数据进行处理。根据计算得到的样品表面每个像素单元的高度信息，重建出样品表面微观轮廓的三维形貌。依据重建出的样品表面高度，一方面通过数学计算得到样品表面的纹理特性、粗糙度、微观轮廓、台阶高度尺寸、线宽尺寸等表面参数，并将得到的样品表面的台阶高度和线宽尺寸与样品设计的原始数据比较，得到样品表面加工
5、误差；另一方面采用幅度参数及功率谱密度函数的表征方法对样品表面的其他特性进行表征。关键词：二元光学器件，扫描白光干涉法，三维形貌，加工误差，表征I南昌航空大学硕士学位论文AbstractAbstractWiththebinaryopticalelementwidelyusedinspacetechnology,ultra-precisionmachining,MOEMS,computertechnology,informationprocessing,opticalcommunication,biomedical,defenseandoth
6、erfields,themeasurementofbinaryopticelementandprocessingprocesscontrolparametersbecomesincreasinglyimportant.Binaryopticaldeviceontheparametersofthesurfacequalityofnano-scalenon-invasivetestisthemostimportantmethodtoensuretheaccuracyofitsproductionprocesstomeettheperforman
7、cerequirementsandthesystem.Amongthemanymicro-opticalsurfaceprofilemeasurementmethodologies,scanningwhitelightinterferometrymethodhasuniqueadvantages,suchasMicro-nano-levelaccuracy,andreal-timethree-dimensionalnon-contactmeasurementofspeed,havingrelativelysimplesystemstruct
8、ure,measurementofthelowcostandsoon.Inthisstudy,weusethescanningwhitelighttointerferemicro
