[實用新型]一種基于反射光柵的相移點衍射干涉檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420491525.5
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN204177342U
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 單明廣;鐘志;白鴻一
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于光學(xué)干涉檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于反射光柵的相移點衍射干涉檢測裝置。

背景技術(shù)

光學(xué)干涉檢測法因其非接觸、分辨力高、無須對樣品做特殊處理等獨特特點，已被廣泛的應(yīng)用于光學(xué)表面、形變及厚度等檢測領(lǐng)域。目前的光學(xué)干涉檢測結(jié)構(gòu)可分為分離光路和共光路兩種：分離光路干涉儀，如泰曼-格林干涉儀、馬赫-曾德干涉儀等因為參考光束和測量光束通過不同路徑進行干涉，易受外界振動、溫度起伏等影響。相比于分離光路干涉儀，共光路干涉儀因為參考光束和測量光束經(jīng)過完全相同的光學(xué)路徑進行干涉，其對外界振動、溫度起伏等不敏感，具有抗干擾能力強等優(yōu)點，在光學(xué)干涉檢測領(lǐng)域備受關(guān)注。共光路干涉儀一種典型結(jié)構(gòu)為點衍射干涉儀，但早期的點衍射干涉儀定量測量能力較差，為了彌補這一缺點，國內(nèi)外學(xué)者作了很多有益嘗試。

以色列學(xué)者N.T.Shaked提出一種反射式離軸點衍射顯微干涉儀(Shaked?N.T.“Quantitative?phase?microscopy?of?biological?samples?using?a?portable?interferometer,”O(jiān)pt.Lett.,37(11),2016-2018(2012).)，在一個標(biāo)準(zhǔn)4f光學(xué)系統(tǒng)中引入非偏振分光棱鏡產(chǎn)生兩束光，通過對其中一束光使用反射式針孔濾波，從而形成參考光，另一束光被反射鏡反射后通過非偏振分光棱鏡與參考光再度匯合。該方法只需采集一幅干涉圖便可獲取定量相位信息，測量效率高，但因為采用離軸結(jié)構(gòu)，犧牲了相機的空間帶寬和空間采樣能力，進而限制了系統(tǒng)空間分辨力，并容易丟失待測樣品的高頻信息。

專利201310206690.1“一種反射式點衍射離軸同步移相干涉檢測裝置與檢測方法”通過引入基于偏振分光棱鏡的分光同步正交相移技術(shù)，通過一次曝光采集獲得兩幅正交相移，在保證測量效率的同時，提高了系統(tǒng)測量分辨力，但系統(tǒng)復(fù)雜，相機的視場利用率低。

西安光機所的郭榮禮等提出了一種反射式點衍射同軸顯微干涉儀(R.Guo,B.Yao,P.Gao,J.Min,J.Zheng,T.Ye.“Reflective?Point-diffraction?microscopic?interferometer?with?long?term?stability.”COL?2011,9(12):120002.)，通過引入偏振相移技術(shù)，按時間順序曝光采集四幅相移干涉圖，視場利用率高，但因為采用至少4片偏振元件實現(xiàn)相移，系統(tǒng)復(fù)雜度高。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種基于反射光柵的相移點衍射干涉檢測裝置。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

基于反射光柵的相移點衍射干涉檢測裝置，包括光源、準(zhǔn)直擴束系統(tǒng)、窗口、待測物體、第一透鏡、非偏振分光棱鏡、反射光柵、小孔反射鏡、第二透鏡、圖像傳感器，光源發(fā)射的光束經(jīng)準(zhǔn)直擴束系統(tǒng)準(zhǔn)直擴束后的出射光束經(jīng)過窗口、待測物體后入射至第一透鏡，經(jīng)第一透鏡聚焦后的光束被非偏振分光棱鏡分成一束參考光和一束物光；參考光照射在小孔反射鏡上，物光照射在反射光柵上；經(jīng)過反射的物光和參考光再次經(jīng)過非偏振分光棱鏡后匯合成一束光束后，經(jīng)第二透鏡后生成干涉圖，同時被圖像傳感器采集到計算機中。

小孔反射鏡位于第一透鏡的焦平面上，所述的反射光柵位于第二透鏡的焦平面上。

反射光柵可進行橫向微小移動以產(chǎn)生相移。

反射光柵的+1衍射級光被用于生成干涉圖。

小孔反射鏡的反射區(qū)域直徑為d_p≤1.22λf₁/D，其中，λ為光源波長，f₁為第一透鏡的焦距，D為窗口的直徑。

待測物體和第一透鏡之間還可以依次放置顯微物鏡和校正物鏡。

本實用新型的有益效果在于：

1.本實用新型將反射式點衍射干涉方法與反射光柵移相技術(shù)相結(jié)合，通過采集系列相移干涉圖完成待測相位恢復(fù)，在保證系統(tǒng)抗干擾能力和分辨力以及圖像傳感器視場利用率的基礎(chǔ)上，提高了相移精度，簡化了相移的復(fù)雜度；

2.本實用新型裝置系統(tǒng)復(fù)雜度低，結(jié)構(gòu)簡單，操作靈活方便，成本低，不需要偏振片組等特殊光學(xué)元件；

3.通過引入顯微物鏡，該方法可應(yīng)用于顯微測量中。

附圖說明

圖1為基于反射光柵的相移點衍射干涉檢測裝置的原理示意圖；

圖2為基于反射光柵的相移點衍射顯微干涉檢測裝置的原理示意圖；

圖3(a)為計算機采集的第一幅相移干涉圖；