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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳世叡
研究生(外文):Chen, Shih-Jui
論文名稱:線性繞射式光學尺之設計與實驗
論文名稱(外文):Design and Experiment of Linear Diffractive Laser Encoder Systems
指導教授:葉超雄葉超雄引用關係李世光李世光引用關係
指導教授(外文):Yeh, C. S.Lee, C. K.
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:應用力學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:雷射二極體光柵干涉儀光學尺光柵
外文關鍵詞:laser diodegrating interferometerlaser encodergrating
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本論文設計、組裝與校準出一種新式的小型繞射式雷射光學尺系統,藉由本文於研發過程中所完成一套優良的調校程序來使光機系統達到最佳化的操作條件。由於本文所提之新光學尺系統尺寸必須控制在一定大小範圍以內,因此本系統沒有使用一般常見的氦氖雷射,而以體積小的二極體雷射作為所需光源。整體設計除了可將光學尺整體系統大幅縮小,還可縮小系統所消耗的功率。本創新之光學尺系統包含由雷射二極體光源、環型光路、單倍率望遠鏡、以及圓偏振光干涉儀所形成的光學頭以及光柵,構成一種光柵干涉儀,可透過非接觸之光學量測方法將量測基準由雷射光波長轉換為光柵節距,因此具有抗環境干擾的優點。除此之外,本系統之單倍率望遠鏡架構,可令其兩次繞射光保持在與入射光路平行的方向,進而降低位移平台擾動所造成系統雜訊,並使系統的校準容許公差提高至比全球最佳系統高6-20倍。
本論文同時亦利用光學尺系統對位移平台進行量測,並利用PQ訊號解相位法成功量測出光柵尺及位移平台的位移資訊,驗證過程中也同時以HP 5529A干涉儀進行量測值比對的工作。所得實驗資料充分反映出本文所提創新系統之精確度。綜而言之,本論文完整開創出之一繞射式光學尺系統,以其優異之光機特性及抗環境擾動性相信此一成果可對目前的高精密科技,高精度加工機械、半導體工業及各種相關高科技產業中的所有相關領域均帶來極大的應用價值。

In this dissertation a compact size linear diffractive laser encoder was designed and fabricated. In addition, a step-by-step alignment procedure was also accomplished. This newly developed laser encoder used a 780 nm wavelength laser diode as the light source and was composed of several sub-systems, which include a 1-x telescope, a diffractive grating scale, and a circular polarization interferometer. The circular polarization interferometer sub-system can decode the optical interference signals obtained from two twice diffracted beams, both of which has their frequency subjected to Doppler shifted due to grating scale displacement. With the compact mechanical design and the isothermal design arrived from the common base plate, this newly developed laser encoder is less sensitive to environmental disturbances. As this laser encoder retrieves the grating scale displacement information from the pitch of the grating scale and not from the laser source wavelength, it was found to be potentially less prone to have its measurement accuracy influenced by the frequency drift of the light source used. The performance of the compact diffractive laser encoder system was verified by using the HP5529A interferometer as the measurement reference.

目  錄
摘 要I
ABSTRACTIII
目  錄IV
表目錄VII
圖目錄VIII
第1章 緒論1
1.1 研究動機1
1.2 文獻回顧4
1.3 論文架構概要7
第2章 光學原理8
2.1 前言8
2.1.1 光的偏極態8
2.1.2 光的同調性10
2.1.3 干涉基本原理11
2.2 都卜勒效應(DOPPLER EFFECT)12
2.3 光柵的都卜勒偏移效應13
2.4 圓偏光干涉架構15
2.5 容錯式解相位演算法18
2.5.1 原理說明19
第3章 光學尺系統設計25
3.1 光路架設25
3.1.1 環型光路26
3.1.2 單倍率望遠鏡27
3.1.3 圓偏光干涉模組27
3.2 微形光學尺系統公差分析28
3.3 縮小化光學尺系統設計34
3.3.1 光學元件規格36
3.3.2 微形光學尺系統光學調校36
3.4 光機設計考量38
3.4.1 調校平台的設計40
3.4.2 雷射光源的調校41
3.4.3 光柵的對位44
3.4.4 單倍率望遠鏡的對位44
3.4.5 機構設計46
3.5 光柵繞射效率分析47
第4章 光學尺性能量測54
4.1 前言54
4.2 系統架構54
4.3 實驗量測57
4.3.1 光學尺定位誤差與動態反應61
4.4 隨機誤差64
第5章 結 論67
參考文獻69

參考文獻
Blue Sky Research (1993), CollimeterTM, Dynamic Collimation Tester Operator Manual, Santa Cruz, CA.
Chiang, W.W., and Lee, C.K. (1995), “Wavefront Reconstruction Optics for Use in Disk Drive Position Measurement System,” US patent No. 5,442,172.
Durelli, A.J., and Parks, V.J. (1970), Moiré Analysis of Strain, Prentice-Hall, Inc., N.Y.
Dobosz, M. (1994), “New Style Probe with Interferometric Transducer for Surface Roughness and Form Profiling,” Optical Engineering, Vol.33, No.3, pp. 902-907.
Drain, L.E. (1980), The Laser Doppler Technique, John Wiley & Sons, New York, New York.
Goodman, J.W. (1968), Introduction to Fourier Optics, McGram Hill Press, N.Y.
Guenther, R. (1990), Modern Optics, John Wiley & Sons, New York, New York.
Hercher, M. (1989), and Wyntjes, G., “Fine Measurement with Coarse Scale,” Proc. Of Joint ASPE Annu. Meeting & Int. Precis. Eng. Symp., pp. 86-92.
Horwitz, B. (1996), “Diffractive Technique Improve Encoder Performance,” Laser Focus World, pp. 143-148.
Hecht, E. (1998), Optics, Addison-Wesley, New York, New York.
Huntley, M.C. (1982), Diffraction Grating, Academic Press, N.Y.
Ichikawa, S and Kawasaki, H.O., etc (1993), “Diffraction-type Optical Encoder with Improved Detection Signal Insensitivity to Optical Grating Gap Variations,” US Patent No. 4,943,716.
Ishizuka, K., Nishimura, T., and Kasshara, O. (1987), “Encoder,” UK Patent GB No. 1,185,314.
Ishizuka, K. Nishimura, T., and Kasahara, O. (1985), “Rotary Encoder using Reflected Light,” US Patent No. 5,036,192.
Ishizuka, K, etc. (1988), “Interferometer using Multi-mode Semiconductor Laser,” European Patent No. 0,364,984.
Iizuka, K. (1983), Engineering Optics, Kyoristsu Shuppan Co., Tokyo.
Hewlett-Packard Company (1992), Laser and Optics Users Manual, Manual Part Number 05517-90033, CA, USA.
North America Sharp Electronics Corp. (1992), Laser Diode User’s Manual, Camas, WA, USA.
Lausanne, O.P. (1990), “Diffraction Photoelectric Displacement Measuring Device,” US Patent No. 4,938,595.
Leowen, E.G. and Popov, E. (1997), Diffraction Gratings and Applications, Marcel Dekker, New York, New York.
Optical Research Associates (1997), LightToolsTM User’s Guide, Pasadena, CA, USA,.
Pedrotti, F.L. and Pedrotti, L.S. (1996), Introduction to Optics, 2nd Ed., Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.
Smith, W.J. (1990), Modern Optical Engineering, McGraw-Hill, New York, New York.
Slocum, A.H. (1992), Precision Machine Design, Prentice Hall Inc., New Jersey.
Yokamori, K. (1984), “Dielectric Surface-Relief Gratings with High Diffraction E ffeciency,” Applied Optics, Vol.23, No.14, pp.2303-2310.
中文文獻
貝斯特 (1996),江文威,西茲勒,哈恩及李世光,“用於資料記錄磁碟機中之伺服寫入系統” 中華民國發明專利第256,914號。
謝啟堂 (1997),圓柱狀繞射式雷射光學尺之理論設計與實驗,國立台灣大學機械工程研究所博士論文,中華民國,台北市。
吳錦源 (1998),創新雷射都卜勒振動干涉儀-研製高性能微光機電系統之量測, 國立台灣大學應用力學研究所博士論文,中華民國,台北市。
吳文中 (1998),高性能量測平台之高速信號處理平台,國立台灣大學應用力學研究所碩士論文,中華民國,台北市。
吳志鴻 (1999),多工雙變焦都卜勒測速儀之設計與研製,國立台灣大學應用力學研究所碩士論文,中華民國,台北市。
吳乾埼 (2001),繞射式雷射光學尺系統之研製,國立台灣大學機械工程研究所博士論文,中華民國,台北市。
唐逸中 (1995),二極體雷射光源的波前校正,國立台灣大學應用力學研究所碩士論文,中華民國,台北市。
程曉輝,趙洋,李達 (1999),“光學納米量測方法及發展趨勢”,光學學報,3,73-77。

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1. 楊家興(民82)。超媒體:一個新的學習工具。教學科技與媒體,12,28-39。
2. 陳雪華(民85)。網路資源與圖書館利用教育。教學科技與媒體,25,3-12。
3. 陳年興(民86)。全球資訊網整合式學習環境。資訊與教育,64,2-13。
4. 孫春在,民84。超媒體網路與遠距合作式電腦輔助學習。教學科技與媒體,21,29-37。
5. 張建原(民87)。電腦網路對教育衝擊。教育部電子計算機中心簡訊,8701,28-31。
6. 吳正己、邱貴發(民85)。資訊社會國民的電腦素養教育。社教雙月刊,73,13-18。
7. 李德竹、莊道明(民86)。圖書館學與資訊科學課程革新之探討。資訊傳播與圖書館學,4(1),17-25。
8. 王政彥(民88)。利多或利空--網際網路自我學習的前景。成人教育,52,46-52。
9. 王振德(民85b)。我國資優教育課程與教學之問題與改進芻議。資優教育季刊,59,11-15。
10. 王振德(民85a)。國民中小學資優教育課程與教學實況調查研究。特殊教育研究學刊,14,207-227。
11. 顏銘志(民84)。國民小學教師教學信念、教師效能與教學行為之相關研究。國立屏東師範學院國民教育研究所碩士論文。
12. 簡紅珠(民87)。教師教學決定:內涵、思考歷程與影響因素----兼談如何改進教學決定技能。課程與教學季刊,1卷4期, 頁43-56。
13. 葉玉珠(民88)。代理(課)教師批判思考教學專業知識、個人教學效能及教學行為之現況及關係之研究。國立政治大學學報, 78期, 頁55-79。
14. 黃義良(民89)。國中小初任教師工作壓力與調適取向之研究。國民教育研究學報, 6期, 頁269-298。
15. 游淑燕(民82)。專家與生手教學表現之比較研究及其對師範教育課程與教學的啟示。嘉義師院學報, 7期, 207-242頁。