3.4  实验结果分析与讨论 28

3.4.1  实验结果的分析 28

3.4.2  实验结果的讨论 30

3.5  本章小结 31

结  论 33

致  谢 34

参考文献 35

1  绪论

1.1  研究背景

随着科学技术的发展，各类光学系统对高精密光学元件的需求量不断增加。光学元件的面形和均匀性是影响光学系统成像质量的重要参数，它直接影响着成像的清晰度，面形较差的光学元件甚至会导致整个光学系统不能工作。对于生产加工光学元件，如何进行精确、快速、现场检测是必须解决的重要问题；对于实验研究，如何精确、快速的得到被测件的各种参数信息是也是至关重要的。其中，平行平板型光学元件（例如平行平板玻璃、晶体薄片）广泛地应用在光通信和光测量领域（包括激光领域），在精密光学系统中，其面形偏差、光学均匀性等参数直接影响到系统的精度，比如折射率沿波面方向不同（或均匀性差)，则各点位相延迟量不同,就使波面畸变,产生像差,使像质变坏；激光晶体的均匀性差，则其横模增多,发散角增大。因此精确测量平行平板光学元件的面形和光学材料的均匀性是保证系统精度的前提。如何提高精度取决于所采用的测量方法和处理方法。

1.2  光学元件检测方法概述

目前光学元件的面形检测方法有很多种，也有很多不同的分类方法，按照检测方式来分，一般简单的分为接触式检测和非接触式检测[1]。我们常说的接触式检测，就是利用机械探针轮廓仪（二维或三维）、三坐标测量仪等扫描被测表面得出其几何轮廓并分析面形参数。由于接触式检测要和被检测面接触，所以容易损伤被测面，而且不容易检测断口。另外对硬度较大的材料容易损伤机械探头。在这种情况下，非接触式检测的研究得到了广泛的重视。

1.2.1  面形测量

随着光学干涉技术的发展和成熟，非接触式方法成为了检测光学元件面形的主要方法。非接触式检测主要包括刀口阴影法[1]和干涉法。

(1)  刀口法

刀口阴影法是于1858 年由Foucault提出的，又称傅科刀口法。当时是用于天文望远镜的大口径反射镜的检验，至今己有一百多年的历史。它是一种评价光学元件质量的很经典的非接触检验方法，它利用小孔光源照明被检测的光学元件，当该光学元件存在面形误差时，不同区域的光将汇聚在像空间的不同位置上，用刀口在像面附近切割成像光束，就可以观察到具有特定形状的阴影图，根据阴影图的特征就可判断出该元件的面形。故刀口法可以确定会聚球面波的球心位置，可用来测量凹球面的曲率半径检验凹球面、平面和非球面的面形误差，特别适合大口径镜面抛修的工艺检验。传统的刀口法具有所需设备简单、灵敏度高和速度快等优点，同时，由于其自身的特点的限制，只能定性检测无法做到定量检测，用人眼观察，具有经验性和主观性，无法固定检测的标准，这些缺点导致它远不能满足实际需要。数字刀口检测技术也应运而生并在不断的成熟。

(2)  干涉法[2]

在进行光学元件或光学系统综合质量的检测时，进行非接触式检测中最常用的应该是干涉法。干涉技术和干涉仪在光学测量中一直占有重要的地位，自从激光器的问世，新型光电子器件的涌现以及图像处理技术的发展，干涉技术获得了广泛的应用。其原理就是通过研究光波经过光学元件或光学系统后的波面上产生的变化来确定被检元件或光学系统的质量，干涉法有补偿干涉法、计算全息法、剪切干涉法、移相干涉法等等，其高灵敏度使其成为高精度定量检测面形的主要途径。