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光学自由曲面的精确检测是国际上的一个重要难题，多重倾斜波面干涉技术是有效解决该难题的方法之一。传统点光源阵列发生器利用微透镜进行设计，但微透镜在制造过程中很难达到很高的精度，且很难实现单元透镜焦点与针孔阵列的精准重合。为了满足点光源阵列的精度要求，设计了一套光纤阵列发生器系统。lf0062
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本文在点源阵列倾斜波面干涉原理的基础上，利用光纤阵列代替微透镜阵列，设计了一套性能最优、成本最低的光纤阵列。同时，在系统小型化的基础上，设计了一套耗时最短、路径规划最优的光纤阵列开关电路控制系统和算法。最后，通过实验系统的构建，对光纤阵列控制系统和算法进行了验证，实现了对光纤阵列任意光路通断的高速切换。
关键词：多重倾斜波面干涉技术 点源阵列发生器 光纤阵列 控制算法
Abstract
Accuratedetectionoffree-formopticsisanimportantproblemininternationalandmultipletiltedwave-frontinterferometryisoneoftheeffectivesolutionstotheproblem.Thetraditionalpointlightsourcearraygeneratorisdesignedbythemicrolens,butitisverydifficulttoachievehighprecisioninthemanufacturingprocess,anditisdifficulttoachievetheprecisecoincidenceoftheelementlensfocusandpinholearray.Inordertosatisfytherequirementoftheprecisionofpointlightsourcearray,asetofopticalfiberarraygeneratorsystemisdesigned.
Theworkdesignasetofoptimalperformance,costminimumfiberarray,usingopticalfiberarrayinsteadofmicrolensarray,basedonthepointsourcearraytiltphase-shiftinginterferometryprinciple.Atthesametime,acontrolsystemandalgorithmofthefiberarrayswitchcircuitwiththeshortesttimeandtheoptimalpathplanningisdesigned,basedontheminiaturizationofthesystem.Atlast,verifiesitthecontrolsystemandthealgorithmoftheopticalfiberarrayandrealizesthehighspeedswitchingofopticalfiberarraywitharbitraryopticalpath,throughtheconstructionoftheexperimentalsystem.
I1绪论1
1.1研究背景及意义1
1.2国内外研究现状2
1.3研究问题及研究途径4
1.4研究预案及预期结果4
2多重倾斜波面干涉系统5
2.1多重倾斜波面干涉原理5
2.2微透镜阵列补偿系统6
3光纤阵列发生器控制模块结构设计.9
3.1光纤阵列发生器控制系统总设计.9
3.2光纤耦合模块的设计10
4光纤阵列发生器控制模块程控设计.15
4.1光开关工作原理15
4.2机架式1×N光开关使用说明.16
4.3光纤阵列发生器程控设计.21
5光纤阵列发生器系统构建及验证实验.26
5.1光纤端口阵列构架设计26
5.2光纤阵列发生器系统装校.27
5.3光纤阵列发生器系统功能验证.28
结论31
致谢32
参考文献.33
1绪论
1.1研究背景及意义
光学自由曲面具有表面曲率变化较大、面形自由度较高的特点，与传统的具有旋转对称性的偶次非球面相比，在设计时具有更多的自由度，所以在经常作为光学系统中的透镜或反射面。利用自由曲面可以对各种相差进行更好的校正，获得的成像质量更优，系统结构也更加简单、轻便[1]。目前，在不同领域之中，各类非球面以及自由曲面在应用中都发挥着极大的作用。
随着航空、航天、造船、汽车及高端眼镜片等行业的迅速发展，自由曲面零件在现代工业及国防领域的应用运来越广[2]。由于加工制造水平的局限性，自由曲面与非球面相比很难在实际应用中普及，因而其发展状况不容乐观。为了提高加工制造水平，就必须提高对面型的检测水平，而要想制造高精度的光学自由曲面就必须要有相应的高精度检测技术，所以自由曲面检测的研究一直是国际上的一个重要课题。