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光干涉测量在现代科学技术中具有重要的地位。然而普通干涉仪对环境要求高、造价贵,测量口径有限。所以,剪切干涉仪作为一种共路干涉仪因为其良好的鲁棒性和稳定性,被越来越多地应用于现代高科技领域。
本文以剪切干涉图处理中相关问题为研究内容,旨在精确恢复待测波面信息。主要研究横向剪切干涉仪在检测激光束波面,获得运转中激光器输出波面的参数和性能等方面的应用。在相关的文献综述的基础上,探讨了数字剪切干涉仪的原理以及获取待测波面的技术方法。本文主要包括三方面的内容:
1.对于剪切干涉图的处理技术,总结了强度方法和位相方法。对于强度方法,着重论述了条纹拟合法以及反余弦法。分析并模拟了旋转滤波、高斯滤波等消除噪声的滤波算法。提出了灰度加权平均细化算法,提高了条纹拟合法的处理精度。对于位相法,归纳了傅立叶变换法和相移法的各种算法。
2.对于被测激光波面的重建算法,分析了积分法、一维联立解析法、待定系数法、网格点法以及扩展网格点法等。并针对待定系数法的缺陷,提出了基于奇异值分解的两维待定系数算法,通过模拟证明了方法的正确,提高了波面重建的精度。
3.搭建一维剪切实验装置以及相关软件的编制,并通过实验数据验证了方法的正确性。利用本文提出的基于奇异值分解的两维待定系数波面重建算法对模拟的两维移相剪切干涉图进行处理,精度较高,显示了本文方法的可行性和稳定性。针对现有的剪切移相方法做了深入的分析比较,对两维剪切移相装置进行了实验研究与分析。