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研究生： 邱宣融
Hsuan-Jung Chiu
論文名稱： 使用波前檢測於折射率及色散之量測應用
Using Wavefront Sensor for The Application of Refractive Index and Dispersion
指導教授： 梁肇文
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 光電科學與工程學系
Department of Optics and Photonics
論文出版年： 2018
畢業學年度： 106
語文別： 中文
論文頁數： 76
中文關鍵詞： 波前檢測 、折射率 、色散
外文關鍵詞： Wavefront sensor, Refractive index, Dispersion
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    • 在光學檢測領域中，大致可以分為兩種檢測方式，一為干涉儀系統，量測光程差（optical path difference）並分析干涉條紋的變形量，即可解析待測樣品之資訊；另一為波前檢測技術，如Shack-Hartmann波前感測系統（Shack-Hartmann wavefront sensor），將微透鏡陣列置於CCD前方使光源聚焦於CCD，不同於干涉儀是量測光程差，波前感測系統是量測波前斜率（wavefront slope），從微透鏡之焦長與光點偏移量即可得到波前斜率，藉由波前斜率與波前之關係式，重建出待測樣品之波前，進而分析待測樣品之品質等資訊。
    Shack-Hartmann波前感測系統應用於視光學、像差量測、適應性光學等領域，本論文將利用像差與位移之量測，同時分析待測樣品之品質與折射率，並使用三種可見光波長652.5 nm、517.0 nm與447.8 nm，量測出三種折射率數值，即可使用Buchdahl之色散公式，推算在656.3 nm、587.6 nm及486.1 nm的折射率，並得到阿貝數（Abbe number）。實驗的待測樣品會用CodeV軟體進行模擬，並與Shack-Hartmann波前感測系統量測得到之成像位移與像差進行比較。

    在光學檢測領域中，大致可以分為兩種檢測方式，一為干涉儀系統，量測光程差（optical path difference）並分析干涉條紋的變形量，即可解析待測樣品之資訊；另一為波前檢測技術，如Shack-Hartmann波前感測系統（Shack-Hartmann wavefront sensor），將微透鏡陣列置於CCD前方使光源聚焦於CCD，不同於干涉儀是量測光程差，波前感測系統是量測波前斜率（wavefront slope），從微透鏡之焦長與光點偏移量即可得到波前斜率，藉由波前斜率與波前之關係式，重建出待測樣品之波前，進而分析待測樣品之品質等資訊。
    Shack-Hartmann波前感測系統應用於視光學、像差量測、適應性光學等領域，本論文將利用像差與位移之量測，同時分析待測樣品之品質與折射率，並使用三種可見光波長652.5 nm、517.0 nm與447.8 nm，量測出三種折射率數值，即可使用Buchdahl之色散公式，推算在656.3 nm、587.6 nm及486.1 nm的折射率，並得到阿貝數（Abbe number）。實驗的待測樣品會用CodeV軟體進行模擬，並與Shack-Hartmann波前感測系統量測得到之成像位移與像差進行比較。

    摘要 i Abstract ii 誌謝 iii 目錄 iv 圖目錄 vii 表目錄 ix 一、 緒論 1 1-1 研究背景 1 1-2 文獻回顧 1 1-3 研究動機 4 二、 原理 5 2-1 折射率 5 2-1-1 Abbe refractometer 5 2-1-2 色散公式 7 2-1-3 色度座標Chromatic coordinate 7 2-2 光學像差 8 2-2-1 波前像差 9 2-2-2 橫向像差 9 2-2-3 Seidel像差多項式 10 2-2-4 Zernike像差多項式 12 2-2-5 Zernike多項式與Seidel多項式之關係 15 2-3 平板玻璃之特性與其產生之像差 16 2-3-1 平板玻璃之成像位移 16 2-3-2 平板玻璃產生之像差 18 2-3-3 推算折射率與阿貝數 21 2-4 Shack-Hartmann wavefront sensor 24 2-4-1 量測原理 24 2-4-2 點定位 25 2-4-3 波前重建 26 2-4-4 點光源距離 27 三、實驗架構與模擬 29 3-1 實驗架構 29 3-1-1 雷射電路與帶尾纖雷射二極體之建置 31 3-1-2 Shack-Hartmann wavefront sensor架構 34 3-1-3 雷射光譜分析 35 3-2 實驗模擬 37 3-2-1 平板玻璃之CodeV模擬 37 3-2-2 液體之CodeV模擬 41 四、實驗結果與分析 45 4-1 平板玻璃 45 4-2 水 48 4-3 酒精 51 五、討論與結論 55 5-1 討論 55 5-2 結論 56 參考文獻 58

    ［1］P. Jain and J. Schwiegerling, ''RGB Shack–Hartmann wavefront
    sensor,'' Journal of Modern Optics, vol. 55, p. 737-748, 2008.
    ［2］G. Y. Yoon, T. Jitsuno, M. Nakatsuka, and S. Nakai, ''Shack
    Hartmann wave-front measurement with a large F-number plastic microlens array,'' Applied optics, vol. 35, p. 188-192, 1996.
    ［3］J. Ares, T. Mancebo, and S. Bara, ''Position and displacement
    sensing with Shack-Hartmann wave-front sensors,'' Applied Optics, vol. 39, p. 1511-1520, 2000.
    ［4］V. Y. Zavalova and A. V. Kudryashov. ''Shack-Hartmann wavefront
    sensor for laser beam analyses''. in International Symposium on Optical Science and Technology. 2002. SPIE.
    ［5］L. Seifert, H. J. Tiziani, and W. Osten, ''Wavefront reconstruction
    with the adaptive Shack–Hartmann sensor,'' Optics Communications, vol. 245, p. 255-269, 2005.
    ［6］E. Abbe, ''Neue Apparate zur Bestimmung des Brechungs- und
    Zerstreuungs-vermögens fester und flüssiger körper'', Mauke's Verlag, 1874.
    ［7］B. P. Chandra and S. C. Bhaiya, ''A simple, accurate alternative to
    the minimum deviation method of determining the refractive index of liquids,'' American Journal of Physics, vol. 51, p. 160-161, 1983.
     
    ［8］S. Nemoto, ''Measurement of the refractive index of liquid using
    laser beam displacement,'' Applied Optics, vol. 31, p. 6690-6694, 1992.
    ［9］J. C. Bhattacharya, ''Refractive index measurement,'' Optics & Laser
    Technology, vol. 19, p. 29-32, 1987.
    ［10］W. Sellmeier, ''Theory of Anomalous Light Dispersion,'' Ann. Phys.
    Chem, vol. 143, p. 271, 1871.
    ［11］H. A. Buchdahl, ''Optical aberration coefficients'', Dover
    Publications, p. 151-152, 1968.
    ［12］P. N. Robb and R. I. Mercado, ''Calculation of refractive indices
    using Buchdahl’s chromatic coordinate,'' Applied Optics, vol. 22, p. 1198-1215, 1983.
    ［13］V. N. Mahajan, ''Fundamentals of Geometrical Optics'', SPIE
    PRESS, 2014.
    ［14］J. C. Wyant and K. Creath, ''Basic Wavefront Aberration Theory for
    Optical Metrology'', in Applied Optics and Optical Engineering, p. 40-43, 1992.
    ［15］Z. Jiang, S. Gong, and Y. Dai, ''Monte-Carlo analysis of centroid
    detected accuracy for wavefront sensor,'' Optics & Laser Technology, vol. 37, p. 541-546, 2005.
     
    ［16］W. H. Southwell, ''Wave-front estimation from wave-front slope
    measurements,'' Journal of the Optical Society of America, vol. 70, p. 998-1006, 1980.

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