图2平面镜的综合数据显示
由上图可知,PV=1.535wave;Rms=0.293wave;Em=0.831wave。
PV是表面形貌的最大峰谷值PV?xmax?xmin,可见所测得的PV=1.535wave值较大,结合等高图可知,表面有零星明显的凹凸,可能是表面有灰尘等不干净杂质;RMS是表面形貌的均方根值
RMS????x2N?1,是对表面粗糙度的描述,可见所测得的RMS=0.293wave值较小,体现该平面镜整体
的粗糙度较小,即总体上还是平整的。Em是判定整体上平面上各点是是否接近所测量的最大值,即是整体偏高还是偏低的评价,EM?xmax?RMS,所测平面镜Em=0.831wave,对比RMS=0.293wave,并结合等高图,可见平面各点整体上接近测量的中间值。
由上分析可知面形的评价的三个参数PV、RMS和EM能很好地反映光学表面零件的表面平整度,这三个指标与三维透视图、干涉图和等高图所体现的表面形貌符合得较好。
时间:5月15日上午,有老师指导 二、
光学系统的PSF、MTF的测量
加入傅里叶透镜,观察前后干涉图像的变化,分析产生变化的原因。测量待测光学的PSF、MTF.
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干涉图样如图3,
图3加入傅里叶透镜后的干涉条纹
可见加上透镜后,由原来的直条纹变成了圆环条纹。调节光路使圆环中心出现在视图的中心,中间条纹间距较宽,越往外越小,条纹较为清晰。
放入待测透镜之前,由于是两列平面波的干涉,干涉条纹是由两列平行光相干产生的平行的等厚干涉条纹;放入傅里叶透镜之后,经被测光学系统(傅里叶透镜)会聚在其焦点处的一束光由平行光束变成会聚球面波,但是这不是准确的平球面波,而是有波象差的。
这样,球面波与平面波形成环形干涉条纹图,这与被测物镜存在的波象差的性质和大小有关,因为傅里叶透镜存在波差,不同带区的入射平行光束会有不同的聚焦点,入射的平面波经过它之后就成为轴对称的回转波面。
用wave软件测量加入傅里叶透镜后综合数据,如图4所示:
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图4 加入傅里叶透镜后综合数据
由上图可知,PV=0.616wave;Rms=0.121wave;Em=0.352wave。
可见在老师的指导下,光路调节得比较好,误差也减小了,测量数据更接近于实际情况。结合三维立体图和等到高图,可知平面镜总体平整。 加入透镜后,测量结果具有稳定性。
点扩散函数三维图和截面图分别如下图5、图6所示
图5 点扩散函数三维图
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图6点扩散函数截面图
由图5和图6 可见,实验测得的点扩散函数图像与理论上较为符合。在原点的位置有一个强度为1.0 极
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大值,随着距离远离中央峰值,分布着其他较小峰值,可见点扩散函数PSF是sinc函数。理论上,这些较小的峰值是关于中央峰对称的。从三维图象上来看,它们应该呈现为环绕中央峰值的环带。图5和图6 中可以看出,实际实验中测得的函数虽然不十分完美,但也非常接近理想状态,可见此步实验调节得比较好。
接下来考虑球面系统的调制传递函数MTF特点。实验中测得的MTF函数如图7 所示
图7 球面系统的调制传递函数
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调制传递函数MTF,反映了光学系统对不同空间频率的物点在其相应的像点中对比度,调制传递函数实际是光学传递函数OTF的模,其表达式为:
MTF(fx,fy)?|OTF(fx,fy)||OTF(0,0)|
MTF的大小可以反映光学系统对不同频率的信号的响应的能力,也即反映了系统对不同空间频率信号的分辨能力的大小。
由图7可见,理论的MTF和实测MTF值都是随着空间频率的增大而降低的,实际测得的值与理论值相符得很好,两条曲线接近重合。
三、台阶镜面的三维干涉测量及评价
把前面用的平面镜改为用台阶镜面,观察干涉图像。测量其PV、Rms、Em,并与平面镜作比较。
观察到得条纹如下图8所示,
图8 台阶镜面的干涉条纹
从干涉图可以看到干涉条纹并不是直条纹,而是条纹出现了扭曲,这是由于台阶镜的表面有阶梯跳跃这种突变,造成光波在台阶镜上反射时,台阶镜面高度跳跃处两边与参考平面镜的夹角不同,两边反射的光线的光程差也不同。
综合数据显示如图9所示:
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