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基于奇偶函数法的绝对检测实验研究 被引量:7
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作者 李宇琛 韩森 +3 位作者 吴泉英 唐寿鸿 李雪园 王全召 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期469-475,共7页
针对平面干涉检测技术的检测精度受限于参考面面形精度的问题,提出使用基于奇偶函数的高精度绝对检测方法消除干涉系统中参考面面形误差的影响。对旋转角度误差与旋转偏心误差对绝对检测方法测量精度的影响进行了仿真分析。利用商用菲... 针对平面干涉检测技术的检测精度受限于参考面面形精度的问题,提出使用基于奇偶函数的高精度绝对检测方法消除干涉系统中参考面面形误差的影响。对旋转角度误差与旋转偏心误差对绝对检测方法测量精度的影响进行了仿真分析。利用商用菲索干涉仪,设计和分析了绝对检测精度实验及重复性实验。仿真结果显示:旋转角度误差在达到0.13°时,测量误差PV值为0.000 1λ;旋转偏心误差达到3pixel时,测量误差PV值为0.005λ。实验结果显示:测得实际样品的绝对检测精度PV_(10)值为0.041 5λ,RMS值为0.008 7λ,小于常规干涉检测所得结果;对同一平面两次独立的绝对检测结果进行点对点作差处理,从而获得残差图,其残差图PV_(10)值为0.004λRMS值为0.000 5λ。实验结果表明了该方法的高重复性和有效性。 展开更多
关键词 光学干涉测量 绝对检测 奇偶函数 面形精度
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基于迟滞非线性补偿系统的光学元件形貌检测 被引量:3
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作者 王芳 卢庆杰 +2 位作者 庄锦程 王全召 韩森 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期122-131,共10页
为了减少相移干涉仪中压电陶瓷致动器进行相移时,其迟滞非线性对相移算法中的相位计算带来的误差,设计了一套压电陶瓷致动器的控制系统.利用高精度电阻应变传感器和基于锁相放大原理的信号调理电路检测压电陶瓷致动器位移,建立多项式数... 为了减少相移干涉仪中压电陶瓷致动器进行相移时,其迟滞非线性对相移算法中的相位计算带来的误差,设计了一套压电陶瓷致动器的控制系统.利用高精度电阻应变传感器和基于锁相放大原理的信号调理电路检测压电陶瓷致动器位移,建立多项式数学模型描述迟滞非线性,然后提出了一种前馈开环控制方法补偿其迟滞非线性.最后,基于所提出的方案对压电陶瓷致动器进行了期望轨迹的跟踪控制实验,同时将补偿控制系统与干涉仪相结合检测光学元件表面形貌.实验结果表明:补偿后,压电陶瓷致动器的跟踪误差在-0.156μm与+0.078μm之间,迟滞非线性度由10.4%降到2.4%,且干涉仪所测得的光学元件表面面形起伏高度均方根和峰谷分别改变了0.795nm和3.937nm.该系统对于高精度的光学元件形貌检测具有重要的意义. 展开更多
关键词 相移干涉仪 相位 压电陶瓷致动器 迟滞非线性 形貌检测
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基于光强实时反馈控制和同步校准的波长调谐移相干涉系统 被引量:6
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作者 卢庆杰 刘薇 +1 位作者 魏光宇 韩森 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期878-884,共7页
波长调谐移相干涉技术是通过改变光波长来计算相位的。为了减少可调谐激光器在变波长进行移相时光功率的随机变化对相位计算产生的误差,本文提出了一套光强实时反馈控制系统和同步校准方案。首先分析了光强在某一范围内的随机变化产生... 波长调谐移相干涉技术是通过改变光波长来计算相位的。为了减少可调谐激光器在变波长进行移相时光功率的随机变化对相位计算产生的误差,本文提出了一套光强实时反馈控制系统和同步校准方案。首先分析了光强在某一范围内的随机变化产生测量误差,并选用合适的光电检测设备搭建了一套光强控制系统。该系统能够将光信号转化为电信号,并通过PID来实现对光强的控制。实验结果表明,本系统能够将光强的变化范围控制在±0.002 mW以内,其响应速度达到600 kHz,已远远超过干涉仪CCD的取图速度。最后,对口径为50 mm的光学元件进行表面形貌检测,加入本控制系统后,面形精度的测量指标PV值和RMS值分别提高了1.53×10^-2λ和2.43×10^-3λ,表明本系统在高精度的光学元件检测领域具有重要的实用价值。 展开更多
关键词 光学面形检测 波长调谐 光强控制 实时反馈 同步校正
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离焦位置任意波长透射波前Zernike系数算法研究 被引量:4
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作者 张齐元 韩森 +2 位作者 唐寿鸿 王全召 姜志华 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期101-108,共8页
基于Zernike多项式波前拟合法,提出计算离焦位置任意波长透射波前Zernike系数的算法,在聚焦位置Zernike系数基础上补偿离焦距离内Zernike系数变化量.以典型的消色差望远物镜为例,根据设计波长及权重优化其工作位置,计算不同波长的聚焦... 基于Zernike多项式波前拟合法,提出计算离焦位置任意波长透射波前Zernike系数的算法,在聚焦位置Zernike系数基础上补偿离焦距离内Zernike系数变化量.以典型的消色差望远物镜为例,根据设计波长及权重优化其工作位置,计算不同波长的聚焦位置与工作位置的离焦量,使用该算法验证消色差系统工作位置任意波长Zernike系数.与在工作位置直接使用Conrady-Zernike公式对比表明,该算法对于与位置有关的Zernike系数计算效果明显,Z1的绝对误差由6.78降低到了1.41,Z4的绝对误差由6.83降低到了1.45. 展开更多
关键词 波前检测 Zernike系数 离焦 波长 消色差
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光学系统纵向色差的仿真及验证 被引量:3
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作者 庄锦程 张齐元 +5 位作者 王芳 吴鹏 王浩宇 王全召 吴泉英 韩森 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1037-1046,共10页
现有的焦距检测方法通常由于检测仪器光源波长与光学系统不完全匹配从而产生纵向色差影响检测结果。针对这一问题,研究光学系统纵向色差的变化规律,并确定在400 nm^1 000 nm波段用于表示其函数关系的Conrady公式和复消色差特性公式。根... 现有的焦距检测方法通常由于检测仪器光源波长与光学系统不完全匹配从而产生纵向色差影响检测结果。针对这一问题,研究光学系统纵向色差的变化规律,并确定在400 nm^1 000 nm波段用于表示其函数关系的Conrady公式和复消色差特性公式。根据光学系统近焦位置的离焦量与位置呈线性关系的特性,提出使用菲索干涉仪测量5种不同波长的焦距位置,获得单透镜和双胶合镜头的纵向色差曲线。实验结果表明:在400 nm^1 000 nm波段单色系统和消色差系统的纵向色差的函数关系分别符合Conrady公式和复消色差特性公式,研究结果为焦距的理论计算和精确检测提供了新的思路和参考。 展开更多
关键词 纵向色差 波长 单色系统 消色差系统 菲索干涉仪
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平面绝对检测闭环自检实验研究 被引量:3
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作者 张凌华 韩森 +3 位作者 吴泉英 唐寿鸿 李雪园 王全召 《计量学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期208-212,共5页
基于Ai C和Wyant J C的奇偶函数法,提出了4步旋转绝对检测方法,减少了旋转次数,将第二次测量的旋转角度选为90°。实验基于HOOL L9600A-HS3干涉仪,采用4步旋转绝对检测方法,将3个平面两两互检计算出3个平面的绝对面形。其中平面C的... 基于Ai C和Wyant J C的奇偶函数法,提出了4步旋转绝对检测方法,减少了旋转次数,将第二次测量的旋转角度选为90°。实验基于HOOL L9600A-HS3干涉仪,采用4步旋转绝对检测方法,将3个平面两两互检计算出3个平面的绝对面形。其中平面C的表面面形起伏高度均方根(RMS)值和峰谷(PV)值分别为3. 460 nm和35. 227 nm,经闭环自检后的测量结果分别为3. 783 nm和34. 305 nm以及3. 669 nm和34. 252 nm,数据基本一致,表明测量数据能够实现闭环自检。使用该方法对中国计量科学研究院的标准平面镜进行测量,平面的RMS值和峰谷PV值分别为2. 400 nm和19. 600 nm,与该院的测量结果 2. 000 nm和16. 000 nm对比,两者的测量偏差在nm量级,充分证明了实验的有效性及高重复性;此外实验还分析了温度对测量结果的影响。 展开更多
关键词 计量学 面形测量 4步旋转绝对检测法 闭环自检 重复性
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干涉测量圆柱外表面的误差分析
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作者 许帅 韩森 +4 位作者 吴泉英 张凌华 王全召 陈秋白 王艳 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1005-1013,共9页
使用一个特殊圆台面反射镜,在Fizeau(菲索)干涉仪系统中,可实现对圆柱外表面粗糙度的一次性测量。但反射镜与待检测圆柱的空间相对位置很难精准确定,因而会引入测量失调误差,影响测量结果的精度。为了便于剔除误差,要对误差的类型以及... 使用一个特殊圆台面反射镜,在Fizeau(菲索)干涉仪系统中,可实现对圆柱外表面粗糙度的一次性测量。但反射镜与待检测圆柱的空间相对位置很难精准确定,因而会引入测量失调误差,影响测量结果的精度。为了便于剔除误差,要对误差的类型以及产生原因做具体分析。研究光线传播轨迹并建立数学模型,在圆柱坐标系下求解得到偏移失调误差、旋转失调误差、加工角度误差与测量光程差的关系式。使用Matlab软件仿真,绘制出3种失调误差对应的干涉条纹。分析引入误差的干涉条纹,对比实验测量结果,减小误差对测量结果的影响,得到圆柱外表面的形貌信息。 展开更多
关键词 干涉测量 圆柱外表面 一次性测量 误差分析
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