[發明專利]傅里葉變換移相標定的雙波長調諧干涉測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201310687470.5
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN104713494B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 郭仁慧;成金龍;孫宇聲;劉成淼;李建欣;高志山;沈華;馬駿;何勇;王青
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

本發明公開了一種傅里葉變換移相標定的雙波長調諧干涉測試裝置及方法，測試裝置采用不同中心波長的可調諧激光器作為光源同時進行工作，通過波長調諧實現干涉移相，并利用探測器采集兩路干涉光疊加后形成的莫爾條紋干涉圖。先對探測器采集得到的莫爾條紋干涉圖進行時域傅里葉變換分析各頻率分量，完成對移相步進量的標定，保證兩種波長下的移相步進量；其次，作為光源的兩個可調諧激光器按照標定后的移相步進量進行移相，采集得到包含了合成波長相位信息的移相莫爾條紋干涉圖；最后，對移相莫爾條紋干涉圖采用雙波長移相干涉算法得到被測相位信息。本發明可擴大干涉測量的面形范圍，單波長移相標定無需附加光路，光路結構和干涉圖處理算法簡單。

技術領域

本發明涉及光干涉測試領域，特別是一種傅里葉變換移相標定的雙波長調諧干涉測試裝置及方法。

背景技術

光學干涉測量是一種高精度、高靈敏度的計量測試方法，廣泛應用于平面、球面及非球面的面形測量，球面曲率半徑的測量以及各種透鏡、棱鏡、光學系統的波面傳輸質量的測量等多種物理量的測量。移相干涉測量技術以其精度高、自動化程度高而在高精度光學檢測中占有重要的地位。移相干涉術的基本原理是在干涉儀的兩相干光之間引入有序的位移，改變參考光與測試光的相位差來實現相位調制，當參考光程(或位相)變化時，干涉條紋的位置也作相應的移動。在此過程中,用光電探測器對干涉圖進行多幅陣列網格的采樣，然后把光強數字化后存幀存儲器，由計算機按照一定的數學模型根據光強的變化求相位分布。

相移器是實現相移位相測量方法途徑的關鍵部件，常見的相移方法有壓電陶瓷(PZT)移相、旋轉偏振器件(波片、偏振片)移相、移動衍射光柵或者傾斜平板移相、波長移相(通過采用可調諧激光器改變光源光波頻率實現移相)等。相移器的相移精度是影響位相測量精度的重要因素之一。因此，相移器的精確標定或校正在位相測量中具有十分重要的意義。

傳統的移相干涉儀因通常采用單一波長作為光源而具有較高的測量精度和較好的測量重復性，但存在其測量范圍較小的問題。若對臺階高度大于0.5波長的不連續表面的面形檢測，則會出現因被測臺階高低差較大導致相鄰像素的相位差大于π超過其測量范圍的問題，無法正確恢復出臺階的高度。