扩大“3C”非接触式球径仪的量程——测量大曲率半径

大曲率半径(几十至上百米)凹面反射镜,在激光器研制中得到较广泛的应用。本文介绍了用附加长焦距平行光管物镜法,扩大“3C”非接触式球径仪的量程来测量大曲率半径,即可减小接触式测量所带来的误差,又可兼顾自准直望远镜法测量的大量程和自准直显微镜法测量的高精度。     

比较式球径仪

测定透镜和样板的曲率半径常采用球径仪,因它是直接测得矢高的绝对值,故亦称为绝对球径仪(简称球径仪)。现介绍一种比较式球径仪,它除了用一只与球径仪类似的测环外,再加上千分表或立式光学计、块规和平晶(这些都是易解决的通用量具),就能完成测量球径的工作,虽手续稍繁,但精度更高。一、比较式球径仪的基本结构仪器的基本结构就是一组类似于球径仪的钢球式测环,用块规代替标尺,用千分表或立     

球径仪测环半径的测定

本文叙述了测定机械式球径仪测环半径的两种方法:干涉法和反算法,并分析比较了两种方法的精度。反算法既可测量钢球式测环,也可测量刀口式测环,而且测试方法简便。用反算法测定测环半径,测量结果误差为±0.0015mm。     

偏振成像在光学曲率半径测量中的应用

为了保证整个光学系统的质量,对光学曲率半径的准确测量与检验至关重要.本文将机械球径仪法与光学投影法结合,采用光电图像法对矢高进行判读,经计算可以间接测得曲率半径,具体分析了被测元件边缘特征的准确性对矢高及曲率半径测量精度的影响.本文分别采用偏振成像与普通成像的方法进行了测量与对比,发现偏振图像具有更好的边缘细节特征,矢...     

一种精确测量光学球面曲率半径的方法

在简要总结各种检测光学球面曲率半径方法优缺点的基础上,提出了利用激光跟踪仪和激光干涉仪测量光学球面曲率半径的新方法。首先,通过激光跟踪仪精确定位测量干涉仪出射球面波前的焦点和待测球面镜的曲率中心点坐标,再调整待测球面镜与干涉仪的相对位置,使待测球面镜达到零条纹干涉状态,用激光跟踪仪测定此时待测球面镜上多点的位置坐标,通过计算分析即可得到待测球面镜的曲率半径。研究和分析了这种测量光学球面曲率半径方法的基本原理,并提出了针对凸球面镜曲率半径的多区域测定平均综合优化的方法。结合实例对一口径为400mm的球面透镜进行了曲率半径的测量,测量得到其两面曲率半径分别为1022.283mm(凸面)和4069.568mm(凹面),并将该透镜进行了轮廓法测量对比,其相对误差都小于0.05%。     

提高球面曲率半径测量精度的方案探讨

本文讨论了激光球面干涉仪以及数字干涉仪在球面曲率半径测量中的应用,同传统的球面样板检测进行了比较,分析并计算了两者的测量精度,给出了提高球径仪测量精度的原则性方案.     

镯面镜曲率半径测量方法

本文介绍镯面镜曲率半径的几种测量方法,即机械法、自准直显微镜法及焦距法。本文以YEC-1型原子吸收分党光度计上的(?)块镯面镜为例,用上述不同测量方法进行比较测量,并作了精度分析。     

总装调对心干涉仪的设计与测量精度分析

为了满足大口径光学系统各分立元件的高精度对心要求 ,设计制造了总装调对心干涉仪。介绍了仪器的工作原理及关键结构工艺 ,并对影响偏心测量的因素进行了讨论。仪器的测量精度同被测镜的曲率半径及两测量点的间距有关。当被测镜的曲率半径小于 1.5 m、两测量点的间距为 5 0 0 mm时 ,其偏心测量精度小于 1μm,仪器的测量偏心角度的最小格值达 0 .12     

高精度共焦自准直中心偏测量装置

研制了一种基于共焦轴向层析定焦、自准直横向定焦的共焦自准直中心偏测量装置。利用共焦探测模块对被测球面镜的球心和顶点位置进行定焦,从而测得被测球面镜的曲率半径;利用光路自准直方法探测被测镜旋转过程中反射光在探测面上的路径获得被测镜的偏心量,结合偏心量和曲率半径计算得出中心偏。与传统中心偏测量装置相比,所提测量装置可以同时测得曲率半径和中心偏,避免了重复装卡引入的测量误差,有效地提高了测量精度、简化了测量过程、降低了测量成本。实验结果表明测量装置的中心偏重复测量不确定度可达0.065″。     

大口径球面反射镜曲率半径的精确测量

介绍了大口径球面反射镜曲率半径的传统测量方法,提出了利用组合测杆结合激光干涉仪测量球面反射镜曲率半径的新方法。首先利用激光干涉仪检测球面反射镜的面型,调整干涉仪与被测镜的位置,使被测镜达到零条纹干涉状态,然后架设合理长度组合测杆,调整组合测杆靠近干涉仪端测量球头的位置,使之达到零条纹干涉状态,再使组合测杆另一端测头与镜面接触完成测量,通过计算分析即可得到被测球面镜的曲率半径。对该方法的基本测量原理进行了研究分析,并对口径为600 mm的望远镜球面主镜的曲率半径进行了多次测量,测得其曲率半径均值为2 836.774 mm,标准偏差为0.071 mm。最后对该方法的测量不确定度进行了分析,找出了影响测量精度的主要因素,合成标准不确定度为0.061 mm。     

大口径球面反射镜曲率半径的精确测量

介绍了大口径球面反射镜曲率半径的传统测量方法,提出了利用组合测杆结合激光干涉仪测量球面反射镜曲率半径的新方法。首先利用激光干涉仪检测球面反射镜的面型,调整干涉仪与被测镜的位置,使被测镜达到零条纹干涉状态,然后架设合理长度组合测杆,调整组合测杆靠近干涉仪端测量球头的位置,使之达到零条纹干涉状态,再使组合测杆另一端测头与镜面接触完成测量,通过计算分析即可得到被测球面镜的曲率半径。对该方法的基本测量原理进行了研究分析,并对口径为600 mm的望远镜球面主镜的曲率半径进行了多次测量,测得其曲率半径均值为2 836.774 mm,标准偏差为0.071 mm。最后对该方法的测量不确定度进行了分析,找出了影响测量精度的主要因素,合成标准不确定度为0.061 mm。     

2.7米球面镜检验装置结构设计与分析

根据■2.7米球面镜加工、检测、吊装等要求,设计了一种用于检测支撑、位姿调整、镜体翻转的检验装置,满足粗抛阶段刀口仪检测支撑精度要求、镜体测试时的姿态调整要求、镜体背部结构加工和装配的翻转要求。针对不同工况,分析了各结构件的刚度和强度,建立了各工况下镜体受力模型,分析了镜体的支撑精度、刚度和应力。结果表明,其装置机械结构满足强度和刚度的要求;各工况下镜体支撑应力小于1MPa,小于微晶的许用应力;吊带侧支撑下镜体精度RMS为14.15nm,满足粗抛阶段的测量精度要求。     

数字刀口仪定量检验非球面光学元件面形

构建了一台数字化刀口仪,利用该数字刀口仪对二次非球面光学元件进行实际检验,获得了非球面光学元件表面面形的均方根(RMS)值和峰谷(PV)值.将数字刀口仪测量结果与干涉仪测量结果进行比较,测量结果的一致性在0.001μm以内,验证了数字刀口仪定量检测非球面光学元件的可行性以及所研究的数字刀口仪的准确性.最后对测量结果进行...     

基于傅里叶光学原理的新型凹面光栅衍射效率测量方法

凹面衍射光栅兼具色散分光与光束聚焦功能,同时具有像差校正、低杂散光、无鬼线和高信噪比等优势而受到光谱仪器领域的广泛关注。衍射效率作为凹面光栅最重要的技术指标之一,其测量技术水平逐渐成为光谱仪器行业最为关注的课题之一。传统方法一般采用双单色仪结构实现凹面光栅衍射效率的测量,该方法主要存在两方面问题,一是测量标准反射镜和待测光栅的出射光谱带宽不同,二是光栅叠级、杂散光的影响;上述问题的存在降低了高性能凹面光栅衍射效率测量的准确性。本文提出了一种基于傅里叶光学原理测量凹面光栅衍射效率的新方法;针对该方法建立了凹面光栅衍射效率测量的数学模型,并采用光学追迹和傅里叶光学方法相结合对其进行了仿真分析,从而验证了该方法的正确性;针对动镜横移误差、倾斜误差、光源稳定性、动镜运动距离误差等因素影响凹面光栅衍射效率测量精度的问题,提出引入辅助探测器的方法来进一步提高衍射效率测量精度,并对有无辅助探测器情况下的上述误差对衍射效率的影响进行了数学推导和仿真分析,分析结果表明引入辅助探测器可以有效抑制了上述误差对凹面光栅衍射效率测量的影响。对比传统双单色仪测量方法而言,该方法不仅能够解决传统测量方法存在的问题,同时还具有多波长同时测量、高光通量、高分辨率、高波数精度等优势,可以有效提高凹面光栅衍射效率的测量精度和测量效率。     

光学材料折射率和色散的高精度测量技术研究

本文探讨了在一般精度的测角仪器上达到高精度测量折射率和色散的新原理和新方法,这些新原理和方法包括:光学角规补偿法测色散、直角照射法、自准封闭式最小偏向角法。通过实际大量的测量工作证明在1″测角仪(测角精度为3″)和测微望远镜上,上述原理方法都可以达到△n~±3×10~(-6),△(n_λ_1-n_λ_2)~±2×10~(-6)的精度。     

光栅尺测长式激光差动共焦曲率半径测量系统

为了增强高精度曲率半径测量仪器的抗环境干扰能力,满足现场使用需求,研制了一套基于光栅尺测长的激光差动共焦曲率半径测量系统。该系统利用差动共焦轴向光强响应曲线的过零点对应系统物镜聚焦焦点这一特性,对被测样品的猫眼位置及共焦位置进行精确瞄准定位,并借助光栅尺测长得到透镜猫眼位置与共焦位置之间的距离,实现曲率半径的测量。实验表明,该系统相对测量精度优于510-6,满足高精度曲率半径测量的精度需求。     

小口径长焦透镜的焦距检测技术

基于朗奇-泰伯效应及莫尔条纹技术,利用发散光和不等周期光栅的焦距测量方法被用于小口径长焦透镜的焦距测量。将一块曲率半径存在加工误差的平凹长焦透镜作为待测透镜进行焦距测量。在未知透镜真实曲率半径的情况下,首先计算待测透镜曲率半径误差对焦距检测精度的影响,并确定透镜在整个检测系统中的位置,然后进行透镜焦距实际测量,分别计算多组测量焦距值。通过对比发现,在未知待测透镜曲率半径的情况下,检测焦距的重复性、稳定性均一致,所测焦距均为33200～33270mm,且重复性精度高于±0.055%,测量精度优于焦深的1/5。结果充分说明,所提方法对小口径长焦透镜的焦距检测是可靠、有效的。     

用于教学的万有引力常数测定仪—HG引力仪的研制

测Ｇ的方法主要有两种；一是扭摆法：二是扭秤法即Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ方法。作为教学目的，测量Ｇ值主要用扭秤方法，ＨＧ引力仪可用扭秤方法，但主要采取扭摆方法来测定Ｇ值，前者的精度在１０％以内，后者的精度更高，达到了５％，另外，该仪器能做检测万有引力定律实验。     

凹面光栅衍射效率测量值的影响因素及补偿方法研究

通过仪器获得的凹面光栅的衍射效率是相对值,其测量值的精度受测量过程和补偿方法的影响。为使效率测量值的测量精度得到进一步提高,有必要对测量值产生影响的主要因素进行深入研究。该文进一步考察了影响衍射效率测量精度的主要因素,针对待测凹面光栅根据待测波长的测试要求进行旋转造成光束截面变化而产生的问题,适当补充原理性方案,并在此基础上推导出了适用于凹面光栅的光束截面变化因子k(θ)的解析表达式。基于影响测量精度因素与理论值之间的非线性关系,提出采用二次非线性回归分析的方法对测量结果进行补偿,给出了提高衍射效率测量精度的补偿公式。实验结果表明,对光栅衍射效率的测量值进行进一步补偿后,使得补偿值与理论值之间的整体误差范围由±2.5%缩小为±0.3%以内,与线性回归分析方法相比,显著缩小了补偿值与理论值之间的差距,进一步保证了衍射效率的准确测量。将补偿过程嵌入测量程序,该方法能够实时补偿测量结果,满足仪器准确测量的要求。     

用于教学的万有引力常数测定仪——HG引力仪的研制

测Ｇ的方法主要有两种：一是扭摆法；二是扭秤法即Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ方法．作为教学目的，测量Ｇ值主要用扭秤方法．ＨＧ引力仪可用扭秤方法，但主要采取扭摆方法来测定Ｇ值，前者的精度在１０％以内，后者的精度更高，达到了５％．另外，该仪器能做检测万有引力定律实验．