[實用新型]同步移相菲索干涉儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820151412.5
• 申請日: 2008-07-30
• 公開（公告）號: CN201251428Y
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾愛軍;郭小嫻;江曉軍;謝承科;黃惠杰;王向朝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01B11/24;G01J9/02;G02B1/10;G02B5/30
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及光學(xué)干涉測量，特別是一種同步移相菲索干涉儀。

背景技術(shù)

干涉儀是一種非接觸的高精度測量儀器，在現(xiàn)代光學(xué)測量中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在多種干涉儀中，菲索干涉儀將參考臂包含在測量臂中實現(xiàn)了參考光束與測量光束的共光路干涉，具有簡單緊湊的結(jié)構(gòu)，降低了光學(xué)元件加工誤差、裝校調(diào)試誤差以及外部環(huán)境因素對測量精度的影響，成為光學(xué)加工中最為常用的測試儀器。為了提高測量精度，需要在菲索干涉儀中引入移相技術(shù)來提取相位分布以獲得面形信息。對于菲索干涉儀，常見的移相措施是壓電陶瓷驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)鏡移動或者改變激光波長，不同移相量的干涉圖像需要在不同時間內(nèi)進(jìn)行采集，稱之為時域移相菲索干涉儀。由于干涉圖像采集時間的變化，時域移相菲索干涉儀對使用環(huán)境的要求非常苛刻，其中環(huán)境振動的影響尤為突出，因此時域移相菲索干涉儀不能用于光學(xué)元件的在線檢測，需要在其測量過程中采用隔振措施來減小振動的影響。當(dāng)時域移相菲索干涉儀與待測光學(xué)元件之間的距離很長而無法將它們置于一個防振臺上進(jìn)行測量時，外界振動將導(dǎo)致干涉圖像抖動、扭曲、模糊，嚴(yán)重影響測量精度甚至使測量無法進(jìn)行。為了實現(xiàn)抗振動測量與在線檢測，一種技術(shù)途徑就是將菲索干涉儀與同步移相技術(shù)相結(jié)合形成同步移相菲索干涉儀。同步移相菲索干涉儀瞬間獲得多幅移相干涉圖像，可以消除振動的影響，從而更好地滿足實際生產(chǎn)應(yīng)用的需求。

現(xiàn)有的同步移相技術(shù)均是將偏振方向相互垂直的測量光束與參考光束進(jìn)行空間分光后利用偏振器件形成具有不同相位差的多個測量子光束、參考子光束，進(jìn)而形成多幅具有不同移相量的干涉圖像。在共光路干涉的同步移相菲索干涉儀中，一個技術(shù)難點就是偏振方向相互垂直的測量光束與參考光束的形成。在先技術(shù)[1](參見James?E.Millerd，James?C.Wyant.Simultaneous?phase-shifting?Fizeau?interferometer.United?States?Patent，No.20050046864)描述了一種同步移相菲索干涉儀，它利用偏振分束單元將濾波后的光束形成偏振方向相互垂直且具有一定夾角的兩束光，這兩束光經(jīng)過傾斜參考面和待測面的反射后得到具有一定夾角的兩束參考光與具有一定夾角的兩束測量光。在對準(zhǔn)監(jiān)視單元的監(jiān)測下，不斷調(diào)整待測面使偏振方向相互垂直一束參考光與一束測量光重合，重合的參考光與測量光進(jìn)入同步移相器形成多幅依次具有一定移相量的干涉圖像。在先技術(shù)[2](參見Piotr?Szwaykowski，F(xiàn)ederick?NBushroe?and?Raymond?J?Castronguay.Interferometric?system?with?reduced?vibrationsensitivity?and?realated?method.United?States?Patent，No.20060146341)描述了另一種同步移相菲索干涉儀，它利用對準(zhǔn)監(jiān)視單元進(jìn)行監(jiān)測并調(diào)整待測面使測量光束與參考光束具有一定夾角而被聚焦在焦面的不同位置上，兩個對應(yīng)位置處設(shè)置有兩個偏振方向相互垂直的起偏器，則測量光束與參考光束的偏振方向相互垂直，再利用偏振合束單元使測量光束與參考光束合束后進(jìn)入同步移相器。在先技術(shù)[1]、[2]所述同步移相菲索干涉儀中的測量光束與參考光束之間具有一定的夾角而使測量光束與參考光束不完全重合，這樣一種不完全重合的光路結(jié)構(gòu)在測量原理上就產(chǎn)生了回程誤差，它隨測量距離的增加而增大，即在引入測量誤差的同時影響測量距離。測量過程中需要不斷調(diào)整待測面，使同步移相菲索干涉儀的操作過程繁瑣費(fèi)時。需要引入偏振分束、合束單元和對準(zhǔn)監(jiān)視單元，同步移相菲索干涉儀的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。