计算全息在干涉测试光路中的自准直辅助装调技术研究
本论文从计算全息及移相式数字波面干涉仪的基本概念入手，分析了菲涅尔波带片的数学模型。重点介绍了计算全息法检测非球面中干涉测试光路的自准直CGH校准过程，说明了再计算全息测量非球面中自准直校准的优点和不足，并通过zemax光学辅助设计软件对这一过程进行了仿真，最终得出了自准直校准零位补偿阶段的公差要求。9179
关键词：计算全息 非球面测量 自准直 Zemax仿真
毕业设计说明书（论文）外文摘要
• Title Research of auto-collimation system used in CGH in testing aspheric surfaces.
Abstract
CGH is a kind of technology used computer to design holotherapy
pattern. It has a unique role in testing aspheric surfaces because the CGH technology overcome the disadvantages that optical holography could only test the aspheric surface besides the real sample and CGH is now using wild in actual application
The paper begin with the concept of CGH and digital phaseshifting interferometers and then analysis the mathematical model of FZMs.The empha sis of the paper is auto-collimation system used in CGH in testing aspheric surfaces and list the advantages and disadvantages of it. At last find the demanded tolerance of null-test auto-collimation
Keywords CGH testing aspheric surfaces auto-collimation
目 次
1 引言1
1.1 全系以及计算全系2
1.2 全息图制作以及在非球面检测中的应用3
1.3 本论文的主要研究工作4
2 移相式数字波面干涉仪5
2.1 干涉仪的分类5
2.2 移相式数字波面仪5
2.3 自准直原理与自仪 6
2.4 自准时CGH校准法8
3 自准直辅助装调光路仿真分析9
3.1 菲涅尔玻片带9
3.2 菲涅尔波带片的数学模型9
3.3 Zemax仿真软件14
3.4 Zemax仿真实验15
结论 18
致谢 19
参考文献20
1 引言
在相当长的一段时期内，如何同时记录物波所携带的物体的强度信息与相位信息成为困扰光学工作者的一大难题。1942 年，F. Zernike为解决弱相位物体的光学显微成像问题，提出了利用光的衍射特性将物波中不可见的相位信息变换为可见的强度信息的相称滤波显微原理,并因此获得1953 年度诺贝尔物理学奖，从而开创了光学波前变换的先河。1949 年，D. Gabor为消除象差、提高电子显微镜的分辨率提出了利用波的干涉和衍射特性记录和重现物波波前的原理，即全息术原理，并因此获得了1971 年度诺贝尔物理学奖。自20 世纪60年代激光器出现以后，光全息术得到了迅速的发展，成为最有效和应用最普遍的一种波前测量方法，在科学研究、工程技术的许多领域都得到了成功的应用[1]。
波前变换就是改变入射波前的振幅和(或)相位分布，使其满足特定的需要。在日常生活和科学研究中广泛使用的球面透镜就是最典型的波前变换器件，用它可以改变入射波前的相位分布，从而实现成像功能。随着科学研究的深入开展，传统的基于几何光学的波前变换已经不能满足日益复杂的波前变换需要。如何灵活地改变入射光波的波前，使其满足不同领域的特殊需要，成为现代光学领域重要的研究内容之一。
波前测量和波前变换，由于都涉及到对光波波前振幅和相位信息的记录和处理，是两个密切相关的问题。例如，一物波和一束参考波相干叠加形成的干涉图样，即全息图，一方面可用来测量分析被记录物波的波前特性，另一方面，它本身又构成了一种特殊的波前变换器件，可以将与参考光相同的入射波前变换成与物波相同的波前。与传统的几何光学变换方式相比，这种基于衍射的波前变换方式具有更大的灵活性。计算全息(CGH Computer-Generated Hologram)或衍射光学元件(DOE－Diffractive Optical Element)就是在此基础上发展起来的新的波前变换器件。随着微加工技术的成熟，衍射光学元件已经成功应用于激光波前整形、X射线显微成像、光记录和光存储设备等许多领域。波前测量和波前变换研究领域的一个最新发展趋势是数字、实时、动态，如用CCD (Charge Coupled Device) 数码相机代替传统的光学记录材料记录全息图，并直接输入计算机进行数据处理和波前信息的提取，这种方法通常又称为数字全息(Digital Holography)。在波前变换方面，通过计算机设计的计算全息图或衍射光学元件，无需利用昂贵费时的微加工工艺进行加工制作，而是直接输出显示到计算机控制的高分辨空间光调制器，实时、动态地改变入射光波的波前。这种数字波前测量和波前变换方法在数字全息显微、三文形貌测量、图像识别、图像防伪和加密和医学诊断、三文层析成像(Tomographic)等研究领域具有广阔的应用前景。¬¬
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