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随着超精密工程与纳米技术的发展,激光干涉测量技术正在向亚纳米精度的方向发展。在超精密干涉测量应用中,干涉镜组的光路不对称性,镜组的光学热漂移都对激光干涉测量有很大影响。随着非共轴光路激光干涉镜组的出现,干涉镜组变得越来越复杂,在大幅抑制非线性误差的同时,镜组的热漂移包括光学热漂移和机械热漂移同样是影响干涉测量精度的主要因素。而相应的热漂移理论仿真仅能考虑热膨胀与折射率变化这两项因素,与镜组的实际热漂移存在一定的偏差,因此对激光干涉镜组的热漂移系数进行实际测试不仅能反映激光干涉镜组作为一个光机系统的整体热漂移,并且对超精密激光干涉测量迈向亚纳米测量精度提供了有力保障。本课题针对激光干涉镜组热漂移系数在测试过程中沿光学路径存在温度梯度和系统受外界空气扰动影响大等问题,设计一种具有温度均变性的低温度梯度热结构,研究基于模型预测控制原理的激光干涉镜组热漂移测试系统温度控制算法,并搭建激光干涉镜组热漂移系数的测试系统,为镜组的热漂移提供一种测试工具。本课题的主要研究内容如下:(1)分析了激光干涉镜组热漂移机理并设计了测试系统整体方案。从激光外差干涉测量原理出发,分析激光干涉镜组的热漂移形成机理及其特性,结合具体的激光干涉镜组和典型的激光干涉测量系统分析激光干涉镜组热漂移对超精密激光干涉测量精度的影响和其测试的必要性。在此基础上,分析激光干涉镜组热漂移系数测试系统的误差来源并给出系统设计需求。(2)设计了一种基于热辐射的低温场梯度热结构体及系统温度控制算法。针对激光干涉镜组热漂移系数在测试过程中受温度梯度影响大的问题,设计一种具有温度均变性的低温度梯度的热结构,通过ANSYS仿真优化热结构机械参数,使得激光干涉镜组沿光学路径的温度分布尽量均匀,减小干涉镜组热漂移系数在测试过程中的误差;基于模型预测控制原理设计激光干涉镜组热漂移测试系统温度控制算法、系统功率驱动模块和基于Lab VIEW的实时控制算法操作平台。(3)设计并搭建了激光干涉镜组热漂移系数测试系统,并对所研制的测试平台性能结合具体的激光干涉镜组进行测试,实验结果表明:热结构的有效变温能力满足1℃要求,温度均匀性在0.03℃以内,温度控制稳定度在0.02℃以内。被测试全对称外差激光镜组的热漂移系数为10.34nm/℃@25℃。