现代光学测试技术.ppt

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1、光学研究方法（光学测试技术）要求：1.写一篇综述论文，字数3000字以上；2.内容：首先对光学测试技术进行综述，然后结合课内讲述内容，就一个测试内容进行综述，也可以就一个研究领域进行综述。§1领域与特点一、研究领域凡是利用光学原理进行精密测量的技术，都称为光学测试技术。主要方向有：计量、测量、检验与测试一般说计量是泛指对物理量的标定、传递与控制；测量是泛指各种物理量与技术参数的获取方法；检验是泛指产品质量的评估技术与方法；而测试则是测量、试验与检验的总称，侧重于方法与技术的研究，而不是产品质量的标定方法研究，光学测试技术的主

2、要研究领域如表0－1所示。二、技术特色三、技术现状光电仪器光加工设备图0－1光学产业发展砚状现代光学测试技术主要介绍：干涉技术、全息技术、散斑技术、莫尔技术、衍射技术、光扫描技术、光纤传感技术、激光多普勒技术、激光光谱技术、信息与图像技术、光学纳米技术等。随着激光器的出现和傅里叶光学的形成，特别是激光技术与微电子技术、计算机技术的结合，出现了光机电算一体化的现代光学测试技术。上图为光机电算金字塔结构，塔顶是光学。支撑基础：§2方法的选择面对一个计量测试任务，首先碰到的问题是如何合理而可靠地选择一种好的测试原理。合理选择光学测

3、试方法的原则是根据五点：1）测定对象；2）测定范围；3）灵敏度或精度；4）经济性；5）测试环境。测定对象是指被测的类型，例如是测量长度，还是测量角度，是测量速度还是测量位移；是测量温度还是测定温度变化。不同测定对象，有完全不同的测试方法。同样，同一测定类型但测定范围不同时，也有不同的测试方法可供选择。表0－4，由测定对象和测定范围来选择的测试方法选择测试方法的另一主要原则是测量灵敏度和要求的精度。图0－3是主要光学测试方法在尺寸上能达到的灵敏度（分辨率）。§43技术发展方向随着新世纪的开始，科学技术必然是高新技术的日新月异和

4、工业生产的精密化、自动化和智能化，这就对光学测试技术提出新的要求，促使光学测试技术的近代发展走向如下几个方向：(l）亚微米级、纳米级的高精密光学测量方法首先得到优先发展；(2）快速发展小型的、微型的非接触式光学传感器;(3）半导体激光器（LD）及其阵列，光开关，光滤波器，光电探测阵列等新器件将在过程控制、在线测量与控制上得到广泛应用；（4）微光学这类微结构系统将崭露头角;（5）快速、高效的3-D（三维）测量技术将取得突破；（6）发展带存贮功能的全场动态应变测量仪器；（7）发展闭环式光学测试技术，实现光学测量与光学控制的一体化

5、；（8）以微细加工技术为基础的高精度、小尺寸、低成本的集成光学和其他微传感器将成为主流方向；（9）发展光学诊断和光学无损检测技术。总复习第一章光干涉技术一、泰曼－格林干涉仪的结构和工作原理泰曼-格林干涉仪的结构如图1-16所示：准单色点光源和透镜L1提供入射的平面波（平行光束），干涉仪的一臂装有参考反射镜M1，另一臂则装上被测试的光学元件M2。光源发出的光经分光镜分光后分别由M1和被测试的光学元件M2反射在观察孔处相遇干涉，形成干涉条纹，干涉条纹可用目视观察或用照相机（镜头应位于L2的焦点处）把干涉条纹拍摄下来进行分析。根据

6、干涉条纹的变化，就可判断被测光学元件的质量。在图1－16中所示泰曼一格林干涉仪中，球面镜M2的曲率中心和被测透镜的焦点重合。如果待测透镜没有像差，那么，返回到分束器的反射波将仍是平面的。然而，如果被测透镜有球差、彗差或像散引起波阵面的变形，那么就会清楚地看到具有畸变的一幅干涉条纹图，并且可把干涉条纹拍摄下来进行分析。若把M2换成平面镜，就可以检验许多别的光学元件，如梭镜，光学平板等。三、共路干涉仪测试在泰曼-格林干涉仪中，由于参考光束和测量光束沿着彼此分开的光路行进，它们受到环境的振动和温度的影响不同，如果不采取适当的隔震和

7、恒温措施，则观察面或接收面上的干涉条纹是不稳定的，就不可能进行精确的测量。共路干涉仪可以较好地解决上述问题。所谓共路干涉仪，就是干涉仪中参考光束与测量光束经过同一光路，对环境的振动和温度、气流的变化能产生彼此共模抑制，一般无需隔震和恒温条件也能获得稳定的干涉条纹。（一）斐索共路干涉仪测试（二）散射板分束器及散射板干涉仪1．散射板分束器散射板分束器是一块利用特种工艺制作的弱散射体，会聚的入射光束经这一散射板以后被一分为二：一部分光束直接透过散射板到达被测表面的中心区域；另一部分光束经散射板后，被散射到被测表面的全孔径，如图1－

8、31所示。这两支光束均由被测表面反射后复经散射板第二次透射、散射后产生干涉。散射板分束器上各点的相位不是随机分布的，每一散射点都具有对散射板中心反转对称的相位分布，即相对于散射板中心的每一对对称散点都是同相点，但相邻散射点的相对位相呈随机分布。制板时为了使散射板上的散射点位相具有反转对称的