摘要
马赫-曾德尔干涉仪广泛地应用于气流密度变更、燃烧场相位变化、等离子体密度，以及光学元件波前质量的检测。目前马赫-曾德尔干涉仪中的移相干涉方法一般基于偏振移相原理，偏振元件的偏振态难以保证，光学材料的残余应力会引入移相误差。本文结合马赫-曾德尔干涉仪研究了一种基于点光源离轴的非偏振移相干涉方案，实现了时间移相干涉测量和动态干涉测量。 提出了基于点光源离轴的移相干涉方法。传统的马赫-曾德尔干涉仪为等光程光路，为了满足点光源离轴的移相干涉要求，在测试光路中引入延迟器(平行平板、直角棱镜)以增加光程差。针对马赫-曾德尔干涉仪的透射型光路，研究点光源离轴量与干涉腔光程差参数间的函数关系，给出离轴量对移相量变化的影响机制。为了实现同步移相，以四个点光源构建点光源阵列，由各子点光源离轴量的差异在四幅干涉图中同时引入移相。 基于点光源离轴的移相干涉方法，研究了时间移相马赫-曾德尔干涉仪。通过移相器传递，以反射镜微小角度偏转代替点光源离轴，简化移相控制系统。选取合适的平行平板厚度和倾斜角度，实现快速周期移相同时保证系统测量精度。为了抑制振动引入的移相误差，研究了最小二乘求解线性回归模型迭代算法，优化移相干涉模型，采用最小二乘和迭代求解方法，精确提取待测相位。对激光棒的透射波前进行测量，验证了干涉仪的精度、可靠性和算法的有效性。 基于点光源阵列离轴的同步移相干涉方法，研究了空间移相动态马赫-曾德尔干涉仪。设计了基于透镜阵列的空间分光成像系统，实现四幅同步移相干涉图的空间分离且清晰成像。进行静态波前测量的比对实验，验证动态马赫-曾德尔干涉仪的准确性；进行实时流场测试，验证该干涉仪的动态测量能力。对干涉仪系统中的系统误差和关键器件进行分析，定量给出关键器件的参数选取范围。分析了马赫-曾德尔干涉仪单次透射在小口径测量中的优势。
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