[發明專利]一種變傾角移相馬赫-曾德爾干涉儀測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201810556358.0
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108627254A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 陳磊;孔璐;丁煜;韓志剛;吳志飛;鄭東暉;鄭權;朱文華;王沖;楊光
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01J9/02
• 分類號: G01J9/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

1.一種變傾角移相馬赫-曾德爾干涉儀測量裝置，其特征在于，包括光源變傾角移相組件(1)、主干涉儀(5)和成像組件(11)，所述光源變傾角移相組件(1)包括共光軸順次設置的點光源(2)、準直物鏡(3)和第一反射鏡(4)，所述主干涉儀(5)包括共光軸設置的第一分光棱鏡(6)、第二反射鏡(7)、第三反射鏡(8)、補償板(9)和第二分光棱鏡(10)，所述成像組件(11)包括共光軸順次設置的第一成像透鏡(12)、第二成像透鏡(13)和CCD(14)；

所述光源變傾角移相組件(1)出射傾斜的平行光，調整該平行光偏離光軸的角度，進入主干涉儀(5)；主干涉儀(5)中的參考光與測試光經第二分光棱鏡(10)重新會合后，進入成像組件(11)；成像組件(11)中第一成像透鏡(12)的后焦點與第二成像透鏡(13)的前焦點重合，形成雙遠心光路，在CCD(14)靶面獲得經參考光與測試光相干疊加后形成的干涉圖。

2.根據權利要求1所述的變傾角移相馬赫-曾德爾干涉儀測量裝置，其特征在于，所述光源變傾角移相組件(1)中第一反射鏡(4)的傾角可調，通過調整第一反射鏡(4)的傾角改變入射到主干涉儀(5)中的光束傾角，從而改變參考光與測試光之間的光程差，最終改變干涉圖中的移相量；設定第一反射鏡(4)與45°初始位置的偏轉角度為θ/2，則折轉后的光束傾角為θ。

3.根據權利要求1所述的變傾角移相馬赫-曾德爾干涉儀測量裝置，其特征在于，所述主干涉儀(5)包括共光軸設置的第一分光棱鏡(6)、第二反射鏡(7)、第三反射鏡(8)、補償板(9)和第二分光棱鏡(10)，具體如下：

經光源變傾角移相組件(1)出射的傾角為θ的準直光進入到主干涉儀(5)，然后被第一分光棱鏡(6)分成兩路：一路光通過參考臂，即第二反射鏡(7)；另一路光通過測試臂，即第三反射鏡(8)和補償板(9)；最后兩路光再經第二分光棱鏡(10)重新會合后，進入成像組件(11)。

4.根據權利要求1、2或3所述的變傾角移相馬赫-曾德爾干涉儀測量裝置，其特征在于，入射到主干涉儀(5)中的光束傾角為θ，測試光經過補償板(9)后，引入的光程差Δ(θ)為：

其中，H為補償板的厚度，n為補償板的折射率；

在干涉圖中引入的移相量δ(θ)為：

其中，k＝2π/λ為波數，λ為波長。

5.根據權利要求1、2或3所述的變傾角移相馬赫-曾德爾干涉儀測量裝置，其特征在于，所述第一成像透鏡(12)的焦距f₁與第二成像透鏡(13)的焦距f₂滿足f₁/f₂≥D/L，其中，D為測試光束的口徑，L為CCD(14)的靶面寬度。

6.根據權利要求1、2或3所述的變傾角移相馬赫-曾德爾干涉儀測量裝置，其特征在于，所述CCD(14)的靶面與主干涉儀(5)中補償板(9)共軛，CCD(14)的靶面與第二成像透鏡(13)像方主面之間的間距l'為其中，l_t為補償板(9)到第一成像透鏡(12)物方主面的距離，f₁為第一成像透鏡(12)的焦距，f₂為第二成像透鏡(13)的焦距。

7.一種變傾角移相馬赫-曾德爾干涉儀測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，光源變傾角移相組件(1)產生與光軸平行的準直光，將補償板(9)置于主干涉儀(5)中，調整補償板(9)的位置，在CCD(14)上獲得成像清晰的干涉圖；

步驟2，調整第一反射鏡(4)使折轉后的光束傾角發生變化，測試光經過補償板(9)引入不同光程差，在干涉圖中引入不同移相量；

步驟3，采集到系列移相干涉圖后，通過移相算法恢復相位。