计算全息在高精度天文镜面检测中的应用研究(博士后出站报告)
徐秋云
2015-09
Keyword计算全息片 非球面镜 面形检测 零位补偿器
Subject Area天文技术与方法
Subtype博士
Abstract天文望远镜广泛使用光学非球面镜。天文镜面面形检测难度的增加有两个原因,一方面大口径和快焦比导致非球面度增大,另一方面人们对光学表面精度的要求越来越高。对于重要的光学非球面镜,通常采用两种检验光路以进行相互验证。检测系统(零透镜或反射镜)把非球面镜产生的波前转变成球面或平面波前,然后与一个已知的参考波面进行干涉,比较它们之间的差异。使用零位补偿器检测快焦比非球面镜必须增加补偿镜的数量,这将导致装调难度和成本的上升。

目前在国外计算全息片(CGH)作为波面转换元件已发展成为一种常用的干涉检测技术。本文从三个方面研究计算全息用于光学非球面镜加工过程中的车间检测。 首先对于大口径轴对称非球面主镜,设计CGH补偿检测光路。除了补偿用主全息,在同一块玻璃基片上设计加工两种对准全息,分别用于干涉仪与CGH、CGH与主镜之间相对位置的确定。采用两种方法计算CGH的相位函数,一是建立严格的几何模型,二是求解曲面的法线方程。后者也可用于离轴镜面检测光路初始值的计算。以口径856mm双曲面主镜为检测对象进行实验研究,并与Offner补偿器检测结果进行比对。

本文第二项研究内容是使用CGH对零位补偿器进行定标。主镜加工过程中需抛修至与零位补偿器的出射波面相吻合,因此对补偿器进行整体定标非常必要。除了使用光学设计软件ZEMAX对CGH的相位函数进行自动优化,另外采用光线追迹法对软件优化结果进行验证。对于口径856mm双曲面主镜的Offner补偿器,CGH定标结果为λ/50(RMS)。 最后一项研究内容是对大口径离轴非球面镜进行CGH检测光路设计,包括常规的离轴抛物面镜和极大口径天文望远镜的拼接子镜。对于常规的离轴抛物面镜,采用两种方法计算CGH的相位函数,即MATLAB编程和ZEMAX自动优化。两种方法得到的结果完全一致。对于大口径批量化的离轴子镜,提出消球差单透镜和CGH共同补偿的检测方案,检测不同离轴量的子镜时只需更换CGH。
Document Type研究报告
Identifierhttp://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1017
Collection中国科学院南京天文光学技术研究所_博士后出站报告
大口径光学技术研究室_博士后出站报告
Affiliation南京天文光学技术研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
徐秋云. 计算全息在高精度天文镜面检测中的应用研究(博士后出站报告). 2015.
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