[發(fā)明專利]抗振式短相干時(shí)空混合移相斐索干涉儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110240950.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN112902833B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧丙輝;劉國棟;劉炳國;莊志濤;陳鳳東;甘雨;路程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B9/02
• 分類號(hào): G01B9/02
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

抗振式短相干時(shí)空混合移相斐索干涉儀，涉及光學(xué)檢測(cè)空間物體表面三維信息的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了時(shí)域移相式斐索干涉儀受環(huán)境振動(dòng)等隨機(jī)誤差源影響嚴(yán)重的問題。本發(fā)明包括短相干激光器、第一λ/2波片、偏振分光棱鏡、第一角錐棱鏡、移相器、第二角錐棱鏡、延遲平臺(tái)、顯微物鏡、微小針孔、分光平片、第一準(zhǔn)直鏡、標(biāo)準(zhǔn)參考鏡、第二準(zhǔn)直鏡、第一分光棱鏡、4f系統(tǒng)、第三角錐棱鏡、第四角錐棱鏡、第二λ/2波片、分光棱鏡組、波片組、檢偏器和面陣相機(jī)；采用短相干光路結(jié)構(gòu)結(jié)合時(shí)空混合移相方式，充分發(fā)揮時(shí)域移相和空域移相的優(yōu)勢(shì)，大幅度提高其在振動(dòng)環(huán)境下的檢測(cè)性能。本發(fā)明的主要用于采集被測(cè)樣品的干涉圖樣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)檢測(cè)空間物體表面三維信息的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

斐索干涉儀是工業(yè)生產(chǎn)和計(jì)量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的一類高精度光學(xué)檢測(cè)儀器，具有精度高、穩(wěn)定性好、檢測(cè)口徑大等特點(diǎn)。由于斐索干涉儀采用部分共路結(jié)構(gòu)，測(cè)量路和參考路之間只有參考鏡到被測(cè)樣品之間一小段光路為非共路，因此，對(duì)于溫度、壓強(qiáng)變化等因素引入的測(cè)量誤差具有更好的抑制能力。目前，商品化斐索干涉儀普遍采用時(shí)域移相方式提取相位信息，通過大負(fù)載壓電陶瓷運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)參考鏡移動(dòng)實(shí)現(xiàn)移相。當(dāng)存在振動(dòng)，被測(cè)樣品沿光軸方向無規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)，將引入加大的隨機(jī)移相誤差。針對(duì)該問題，同時(shí)考慮到設(shè)備成本，目前多采用氣浮平臺(tái)隔振結(jié)合快速移相技術(shù)抑制振動(dòng)誤差，即通過氣浮平臺(tái)阻隔高頻振動(dòng)，通過移相器快速移相、干涉圖快速采集抑制低頻振動(dòng)的影響。該方法不但對(duì)器件的性能提出了更高的要求，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和適應(yīng)性方面存在明顯不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決時(shí)域移相式斐索干涉儀受環(huán)境振動(dòng)等隨機(jī)誤差源影響嚴(yán)重的問題，本發(fā)明提供了一種抗振式短相干時(shí)空混合移相斐索干涉儀。本發(fā)明采用短相干光路結(jié)構(gòu)結(jié)合時(shí)空混合移相方式，充分發(fā)揮時(shí)域移相和空域移相的優(yōu)勢(shì)，提高斐索干涉儀的振動(dòng)誤差抑制能力，進(jìn)而提供一種具有良好抗振能力的大口徑、高精度光學(xué)測(cè)量?jī)x器。

抗振式短相干時(shí)空混合移相斐索干涉儀，它包括短相干激光器1、第一λ/2波片2、偏振分光棱鏡3、第一角錐棱鏡4、移相器5、第二角錐棱鏡6、延遲平臺(tái)7、顯微物鏡8、微小針孔9、分光平片10、第一準(zhǔn)直鏡11、標(biāo)準(zhǔn)參考鏡12、第二準(zhǔn)直鏡14、第一分光棱鏡15、4f系統(tǒng)16、第三角錐棱鏡17、第四角錐棱鏡18、第二λ/2波片19、分光棱鏡組20、波片組21、檢偏器22和面陣相機(jī)23；

第一λ/2波片2、偏振分光棱鏡3、顯微物鏡8、微小針孔9、分光平片10、第一準(zhǔn)直鏡11、標(biāo)準(zhǔn)參考鏡12和被測(cè)樣品13依次設(shè)置在短相干激光器1輸出的激光的光軸上；

第一角錐棱鏡4和第二角錐棱鏡6分別位于偏振分光棱鏡3的上方和下方；第一角錐棱鏡4設(shè)置在移相器5上，移相器5用于對(duì)經(jīng)過第一角錐棱鏡4的光進(jìn)行移相；第二角錐棱鏡6設(shè)置在延遲平臺(tái)7，延遲平臺(tái)7用于調(diào)節(jié)第一角錐棱鏡4和第二角錐棱鏡6之間的光程距離；

短相干激光器1輸出的激光透射過第一λ/2波片2后，入射至偏振分光棱鏡3，并由偏振分光棱鏡3分成兩束光，其中，經(jīng)偏振分光棱鏡3透射的光作為測(cè)量光，經(jīng)偏振分光棱鏡3反射的光作為參考光，測(cè)量光和參考光的偏振方向互相垂直；

測(cè)量光通過顯微物鏡8會(huì)聚到微小針孔9的針孔上生成測(cè)量光的衍射光，測(cè)量光的衍射光透射過分光平片10后，經(jīng)第一準(zhǔn)直鏡11準(zhǔn)直，入射至標(biāo)準(zhǔn)參考鏡12后，分成兩部分；其中，第一部分測(cè)量光的衍射光經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)參考鏡12反射后，按原路返回至分光平片10；第二部分測(cè)量光的衍射光經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)參考鏡12透射后，入射至被測(cè)樣品13，經(jīng)被測(cè)樣品13反射后的測(cè)量光的衍射光按原路返回至分光平片10；