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探讨测量微透镜阵列焦距及其一致性检测技术毕业论文格式
 论文创新点总结118-1197.3 探讨展望119-121参考文献121-126作者介绍及在读期间发表的学术论文与探讨成果126-127              
摘要:微光学迅速进展的一个重要标志就是阵列型光学元件的出现。微透镜阵列由于其高衍射效率、高填充因子和较宽的工作波段,近年来广泛运用于光学三维成像、光整形和光耦合等领域。尤其在自适应光学体系的哈特曼波前传感器中,微透镜阵列是波面细分和检测的核心部件。近年来,随着加工工艺的提升和新型光学材料的运用导致微透镜阵列的生产成本降低、加工工艺日趋简单,其运用越来越广。与传统透镜类似,焦距是微透镜阵列的核心光学参数。随着微透镜阵列也向着小口径、多阵列数从及高填充因子的方向进展,对其焦距检测不仅需要较高的检测精度,而且需要较快的检测效率。对于微透镜阵列焦距的检测,传统的检测办法如转角法、放大率测量法、显微镜测量法、矢高测量法、浮雕深度测量法等不能完成焦距的高精度检测,同时测量范围受限较大。国外实验室常采取干涉仪定焦法,通过干涉仪的猫眼定焦技术确定微透镜阵列的焦点和顶点以而完成焦距的测量。该检测手段成本较高,同时测量效率偏低,不易完成多阵列数的微透镜阵列焦距测量。本论文从解决微透镜阵列焦距测量的精度和效率为指导思想,对不同类型的微透镜阵列,通过分析其加工工艺和成像特性的不同,将4类检测办法用于微透镜焦距测量:基于光栅剪切干涉测量法,基于光栅多缝衍射原理的分光法,基于清晰度定焦评价函数的图像处理法和基于哈特曼波前检测原理的测量法。对剪切干涉法:通过傅里叶光学分析,将剪切干涉定焦以定性检测转换成定量检测,通过分析干涉条纹的周期变化即可完成微透镜阵列定焦检测,提升了测量精度;对光栅衍射法:使用光栅衍射的分光原理,用光栅分光代替传统的转角法完成微透镜的定焦测量,并分析了测量历程中,相邻子单元光斑的干扰情况,节约了测量成本,提升了检测效率;对图像处理法:使用清晰度函数定焦技术代替干涉仪的“猫眼”位置定焦,极大的提升了测量效率;对于哈特曼波前法:通过分析球面波前和平面波前在微透镜阵列焦面上光斑的移动,完成焦距测量,具有较高的检测精度和测量效率。综合分析4种测量办法,对比各类检测办法在不同微透镜阵列检测中的优劣。通过实验完成检测办法的可行性分析,测量范围标定,测量精度和效率分析。本探讨初步构建了一套完整的微透镜阵列焦距极为一致性检测系统,对焦距变化范围为1-200mm,子单元孔径变化范围为0.2-1mm即F数变化为5-200的微透镜阵列,可选取合理的检测办法,完成其焦距测量。该检测系统有效填补了国内外对微透镜阵列焦距测量的空白,对适用于检测范围的微透镜阵列检测精度可达3%,一次测量可完成微透镜阵列10-20个子单元的焦距检测,具有较高的检测精度和检测效率。 关键词:微透镜论文 微透镜阵列论文 焦距论文 检测论文
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    致谢3-4

    摘要4-6

    ABSTRACT6-11

    第1章 前言11-23

    1.1 探讨背景及作用11-14

    1.2 微透镜阵列焦距的主要检测办法14-21

    1.3 论文探讨内容和目标21-23

    第2章 剪切干涉法测量微透镜阵列23-45

    2.1 概述23

    2.2 剪切干涉法测量原理23-35

    2.2.1 剪切干涉法的论述介绍23-28

    2.2.2 光栅剪切干涉法测量的论述基础28-35

    2.3 剪切干涉测量结果35-37

    2.4 剪切干涉法测量不确定度37-44

    2.4.1 微透镜阵列子单元孔径测量不确定度37-39

    2.4.2 0 级衍射光斑直径测量不确定度39

    2.4.3 光栅与像面轴向距离测量不确定度39-40

    2.4.4 光栅离焦量测量不确定度40-44

    2.5 小结44-45

    第3章 光栅衍射分光测量微透镜阵列45-74

    3.1 概述45-46

    3.2 光栅衍射分光法论述基础46-50

    3.3 光栅衍射分光法仿真分析50-51

    3.4 光栅衍射分光法光斑干扰分析51-64

    3.4.1 微透镜阵列子单元孔径变化产生的光斑干扰分析55-57

    3.4.2 微透镜阵列焦距变化产生的光斑干扰分析57-59

    3.4.3 光源波长变化产生的干扰分析59-61

    3.4.4 光栅周期变化产生的干扰分析61-64

    3.5 光栅衍射分光法测量结果64-68

    3.6 光斑衍射分光法测量不确定度68-73

    3.6.1 波长引起的测量不确定度68

    3.6.2 光栅周期测量引起的测量不确定度68-69

    3.6.3 清晰度定焦引起的测量不确定度69-70

    3.6.4 光斑中心距引起的测量不确定度70-73

    3.7 小结73-74

    第4章 图像处理法测量微透镜阵列74-93

    4.1 概述74

    4.2 图像处理法的论述基础74-79

    4.3 图像处理法仿真分析79

    4.4 测量结果分析79-83

    4.5 图像处理法测量不确定度分析83-92

    4.5.1 初始距离误差引起的测量不确定度83

    4.5.2 光轴偏移引起的测量不确定度83-84

    4.5.3 清晰度定焦技术引起测不确定度84-91

    4.5.4 光管准直性引起的测量不确定度91-92

    4.6 小结92-93

    第5章 哈特曼波前检测法测量微透镜阵列93-108

    5.1 概述93-94

    5.2 哈特曼波前检测法原理94-98

    5.3 ZEMAX 仿真分析98-101

    5.4 哈特曼波前检测法测量结果101-104

    5.5 测量不确定度分析104-106

    5.5.1 子单元孔径产生的测量不确定度104-105

    5.5.2 光斑偏移产生的测量不确定度105

    5.5.3 表面距离产生的测量不确定度105-106

    5.6 小结106-108

    第6章 检测办法精度与范围标定108-117

    6.1 概述108-109

    6.2 剪切干涉法精度与范围标定109-111

    6.2.1 剪切干涉法测量范围109

    6.2.2 剪切干涉法精度标定109-111

    6.3 光栅衍射法精度和范围标定111-113

    6.3.1 光栅衍射法测量范围111-112

    6.3.2 光栅衍射法精度标定112-113

    6.4 图像处理法精度和范围标定113-114

    6.4.1 图像处理法测量范围113

    6.4.2 图像处理法精度标定113-114

    6.5 哈特曼检测法精度和范围标定114-116

    6.5.1 哈特曼检测法测量范围114-115

    6.5.2 哈特曼检测法精度标定115-116

    6.6 小结116-117

    第7章 总结与展望117-121

    7.1 论文主要探讨成果117-118

    7.2 论文创新点总结118-119

    7.3 探讨展望119-121

    参考文献121-126

    作者介绍及在读期间发表的学术论文与探讨成果126-127

.5.2 光轴偏移引起的测量不确定度83-844.5.3 清晰度定焦技术引起测不确定度84-914.5.4 光管准直性引起的测量不确定度91-924.6 小结92-93第5章 哈特曼波前检测法测量微透镜阵列93-1085.1 概述93-945.2 哈特曼波前检测法原理94-985.3 ZEMAX 仿真分析98-1015.4 哈特曼波前检测法测量结果101-1045.5 测量不确定度分析104-1065.5

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