微偏振移相阵列CCD探测器的关键技术研究(2)
致 谢 32
参考文献33
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
光学干涉测试技术在精密光学元件的检测和系统装调中有着广泛的应用，并且随着近年来计算机、图像处理和激光等技术的发展与进步,光学干涉测试技术发展更加迅速，应用更加广泛[1]。在1974年，J.H.Brunning等人提出了移相干涉测量技术（Phase Shifting Interferometry，PSI）[2]，其主要是对干涉场调制而使参考光和测试光产生一定移相量，采集到若干幅移相干涉图后使用相应算法就能恢复待测波面相位信息，与传统干涉测量相比，自动化程度和精度都显著提升，推动了光干涉测试技术的进步。
移相干涉仪由于有高度灵敏性,空气流动和环境振动会对干涉图的采集计算引入不可忽视的误差源。因此研究抗振干涉测量系统，对于许多无法在实验室进行，有环境振动和空气干扰的现场测量情况，如在天文学、航天学、能源、强激光武器等需要对大口径的光学元件与系统进行面型质量检测、整体系统的安装校正、实时测量性能等，具有十分重要的现实意义。
同步移相干涉测量技术使用空间移相的方法能同时得到多幅移相干涉图，在之后的移相算法中通过相减和相除的运算，能有效消除固有的系统误差以及减少振动等对干涉图的影响，是目前领域内抗振效果最好的干涉测量方法，在抗振干涉测量领域内已成为各专家学者们的主要研究方向和新的难点热点。
1.2 国内外研究状况
1.3 小结
近年来同步移相干涉测量技术一直受到国内外多位学者的关注与研究，他们从多种角度分别研究了许多种不同的同步移相干涉方案，特别是近年来基于微偏振移相阵列的同步移相方案，想法新颖，不进行空间分光，直接对干涉光场分为四部分产生不同移相，将这些移相单元重新排列即可得到四幅移相干涉图。能够真正避免环境振动产生的误差影响，并且干涉图对应像素点有自动匹配，系统也能更紧凑，已经逐渐成为研究主流。本文将就微偏振阵列实现同步移相干涉开展调查研究，探究微偏振阵列与CCD探测器的耦合方法，搭建具体实验装置，具体测量分析数据，同时研究干涉图算法。
1.4 本论文的研究工作和内容安排
本论文基于偏振移相原理，主要研究了同步移相干涉系统中微偏振移相阵列与CCD探测器相耦合实现空间同步移相的原理与关键技术，并对同步移相干涉图进行图像处理解算相关信息。结合本课题的特点，主要研究工作概括如下：
（1）调研国内外同步移相干涉技术的研究与发展现状，了解不同方案的空间同步移相系统，说明基于微偏振阵列的同步移相方案的优越性与可研究性；
（2）介绍微偏振阵列的结构与相关参数，说明其实现同步移相的相关原理，分析同步移相干涉图相位计算的对应原理；
（3）设计微偏振阵列与CCD探测器在三文位置上耦合的装调与验证方案，选择光学器件进行实验系统的搭建，获取实验结果并进行数据分析；
（4）根据微偏振阵列与四步移相法原理，研究干涉图的处理算法，在实验室的4D动态干涉仪上采集干涉图与处理图，比较和验证本文算法的正确性和改进方面。
2 微偏振阵列与同步移相的基本原理
本章介绍了微偏振阵列的基本结构参数以及性能参数。论述了在同步移相干涉测量系统中，其与CCD匹配集成后可以实现空间同步移相，采集到包含四个移相干涉图的一幅图像，根据微偏振阵列的组成结构分割成四幅干涉图。最后说明四步移相法的基本原理与公式，利用分割出的干涉图可解算出待测波面信息。
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