基于夏克—哈特曼波前传感的膜基反射镜面形检测

【摘要】膜基反射镜以柔性薄膜材料为基底,具有可折叠展开、重量轻以及成本低等特点。它与传统反射镜相比具有明显的优势,可望用作大口径空间光学元件。本论文针对膜基反射镜的面形检测问题,研究利用夏克-哈特曼波前传感方法检测膜基反射镜面形。论文首先介绍了膜基反射镜的研究意义、波前检测研究现状以及夏克-哈特曼波前检测原理和检测系统构成。设计并建立了基于夏克-哈特曼波前传感器的凹面／平面反射镜面形测量系统。对波前重构算法,包括对光斑图像的预处理、质心提取以及用于波前重构的Zernike多项式模式法等开展了研究,并利用Matlab软件编写了相应的计算程序。为了验证本文所建立的波前检测系统的可行性以及算法和程序的可靠性,首先对口径68mm的玻璃基底凹球面反射镜和口径85mm玻璃基底平面镜进行了面形检测,然后通过对夏克-哈特曼波前传感器测得的光斑图像进行阈值分割和质心提取,再经过Zernike模式法波前重构,最终实现了被测波前的复原。与采用干涉仪检测结果相比较,玻璃基底凹球面反射镜的RMS值误差为0.005λ,PV值误差为0.008λ(X=632.8nm)；玻璃基底平面反射镜的RMS值误差为0.008λ,PV值误差在0.028λ内。在上述工作的基础上实现了膜基平面反射镜的面形检测,测得口径85mm平面膜基反射镜面形误差的PV值为6.825λ,RMS值为0.682λ。最后对波前测量误差(包括实验测量误差、质心提取和波前重构算法误差等)进行了分析和估算。为进一步开展膜基反射镜面形控制和检测提供了一种技术手段。
【作者】黄瑛；
【导师】唐敏学；
【作者基本信息】苏州大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】膜基反射镜；夏克-特曼波前传感器；质心提取；zernike多项式；波前重构；

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