光學自由曲面的CGH補償干涉測量技術（簡體書）

《光學自由曲面的CGH補償干涉測量技術》系統論述計算機生成全息圖(CGH)補償器在光學自由曲面的干涉測量中的應用技術。《光學自由曲面的CGH補償干涉測量技術》共6章，第1～3章介紹光學自由曲面的基本概念及應用現狀，詳細論述CGH補償器設計方法及其在離軸凸非球面和自由曲面測量實踐中的應用；第4、5章論述CGH與子孔徑拼接方法結合，用於大口徑柱面反射鏡和凸非球面鏡的測量，詳細介紹了基於雙回轉CGH的可變補償原理與設計方法；第6章論述新型可編程CGH的補償檢測方法，使用空間光調製器和高次非球面補償器實現大範圍像差補償以及加工過程中局部大誤差的自適應補償。《光學自由曲面的CGH補償干涉測量技術》既包含測量實踐中總結的CGH補償器設計方法，又包含作者所在團隊近十年來關於子孔徑拼接與可變補償等方面的最新成果。《光學自由曲面的CGH補償干涉測量技術》力圖理論聯繫實際，《光學自由曲面的CGH補償干涉測量技術》引用的大部分測量實例來源於具體的科研項目。

目錄



前言



第1章 緒論 1



1.1 光學自由曲面 1



1.1.1 光學自由曲面的概念及內涵 1



1.1.2 光學自由曲面的應用現狀 4



1.2 幾何像差與波像差 17



1.2.1 單色幾何像差 17



1.2.2 波像差 22



1.3 波面干涉測量 24



1.3.1 波面干涉測量基礎 24



1.3.2 零位測試 26



1.4 零位補償器 28



參考文獻 32



第2章CGH補償器設計 37



2.1 CGH補償的基本原理 37



2.1.1 全息術 37



2.1.2 波面干涉測量中的計算全息 38



2.1.3 CGH補償器 41



2.2 CGH相位函數設計 45



2.2.1 主全息 45



2.2.2 干擾級次的衍射分析 50



2.2.3 輔助對準與標記全息 51



2.3 CGH補償的投影畸變校正 53



2.3.1 補償檢驗中的投影畸變 53



2.3.2 投影畸變校正方法 55



2.4CGH製造工藝 57



2.4.1 CGH製造工藝概述 57



2.4.2 CGH編碼方法 60



參考文獻 64



第3章 光學複雜曲面的CGH補償檢驗實例 67



3.1 回轉對稱非球面 67



3.2 離軸凸非球面 71



3.3 XY多項式自由曲面 73



3.4 共體多曲面的形位誤差同步檢驗 79



3.4.1 多面共體元件的CGH補償檢驗 79



3.4.2 寬光譜共軸相機反射鏡的CGH補償檢驗 81



3.5 CGH補償檢驗的誤差分析 86



3.5.1 CGH製造誤差的檢測 86



3.5.2 CGH補償檢驗誤差的對比驗證 90



參考文獻 91



第4章 大口徑柱面反射鏡的CGH補償拼接測量 93



4.1 光學柱面反射鏡應用背景 93



4.2 柱面子孔徑的幾何像差理論 95



4.2.1 柱面子孔徑的幾何像差構成 95



4.2.2 柱面子孔徑的失調像差 99



4.3 柱面反射鏡的CGH補償器設計 102



4.3.1 圓柱面的CGH補償器設計 102



4.3.2 非圓柱面的CGH補償器設計 107



4.3.3 非圓柱面的可重構補償器設計 108



4.4 柱面子孔徑拼接算法 113



4.4.1 柱面子孔徑拼接算法原理 114



4.4.2 柱面子孔徑拼接算法仿真對比 120



4.5 大口徑柱面反射鏡的補償拼接測量實例 122



參考文獻 127



第5章 基於雙回轉CGH的可變補償拼接測量 130



5.1 大口徑凸非球面的離軸測量需求 130



5.2 非球面的離軸子孔徑像差 134



5.3 基於雙回轉CGH的可變補償器 135



5.3.1 雙回轉CGH的光學設計 135



5.3.2 雙回轉CGH的輔助圖樣設計 139



5.3.3 近零位補償器的面形適應性 140



5.4 近零位子孔徑拼接算法 141



5.4.1 拼接模型與優化算法 141



5.4.2 凸非球面近零位拼接算法的仿真驗證 143



5.5 可變補償拼接測量工作站樣機 144



5.5.1 近零位子孔徑的光學裝調公差 144



5.5.2 拼接測量工作站樣機的運動學建模 145



5.5.3 拼接測量工作站樣機的光機一體化設計 147



5.5.4 近零位補償條件下的子孔徑測量對準 150



5.6 大口徑凸非球面的可變補償拼接測量實例 151



5.6.1 凸非球面反射鏡樣件的背面透過補償檢驗 151



5.6.2 多模式誤差圖的配准 152



5.6.3 凸非球面反射鏡樣件的面形測量驗證 154



5.6.4 近零位子孔徑拼接的失調像差分離方法 157



參考文獻 160



第6章 基於空間光調製器的可編程CGH補償檢測 162



6.1 基於SLM的可編程CGH 162



6.1.1 基於干涉型計算全息編碼的SLM相位控制原理 162



6.1.2 使用SLM作為可編程CGH檢測球面基底自由曲面 167



6.1.3 使用SLM作為可編程CGH檢測平面基底自由曲面 173



6.2 基於SLM和高次非球面透鏡的折衍混合可變補償檢測 177



6.2.1 基於SLM和高次非球面透鏡的折衍混合可變補償檢測原理 177



6.2.2 檢測系統的誤差分析 181



6.2.3 大偏離量自由曲面檢測的實驗驗證 182



6.3 加工過程中動態演變局部大誤差的智能推理補償檢測 187



6.3.1 加工過程中動態演變局部大誤差的智能推理補償檢測原理 187



6.3.2 局部大誤差智能解析仿真 196



6.3.3 局部大誤差智能解析實驗驗證 198



參考文獻 202