[發(fā)明專利]一種基于雙渦旋光的光學(xué)面型檢測方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210307439.3 | 申請日： | 2022-03-25 |
| 公開（公告）號： | CN115112055A | 公開（公告）日： | 2022-09-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 夏豪杰;李哲;倪嵐霖;李維詩;潘成亮;趙會(huì)寧 | 申請（專利權(quán)）人： | 合肥工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G01B11/30 | 分類號： | G01B11/30;G01B9/02 |
| 代理公司： | 北京科名專利代理有限公司 11468 | 代理人： | 陳朝陽 |
| 地址： | 230009 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 渦旋 光學(xué) 檢測 方法 | ||
1.一種基于渦旋光干涉的光學(xué)面型檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟S1，搭建檢測系統(tǒng)，包括光學(xué)干涉系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、移相系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；
步驟S2，啟動(dòng)光學(xué)干涉系統(tǒng)，光學(xué)干涉系統(tǒng)產(chǎn)生的渦旋光通過光路后，由待測面和參考面反射回來的兩束渦旋光再次相遇發(fā)生干涉，產(chǎn)生花瓣?duì)畹母缮鎴D樣，該干涉圖樣包含了待測面的形貌信息；
步驟S3，圖像采集系統(tǒng)采集步驟S2的干涉圖樣并輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；
步驟S4，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過控制PZT移動(dòng)待測面，重復(fù)步驟S2；
步驟S5，圖像采集系統(tǒng)采集步驟4的干涉圖樣并輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；
步驟S6，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過分析前后兩次采集的花瓣?duì)罡缮鎴D樣的旋轉(zhuǎn)角度，得到移動(dòng)后的變形相位的大小，進(jìn)而得到兩次測量位移的變化，即可得到待測面的形貌信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于渦旋光干涉的光學(xué)面型檢測方法，其特征在于，所述的步驟1中，所述的光學(xué)系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)為：He-Ne激光器產(chǎn)生的激光束通過空間光調(diào)制器生成攜帶軌道角動(dòng)量的渦旋光，渦旋光經(jīng)過分光棱鏡反射后入射到Mirau干涉顯微物鏡系統(tǒng)中，反射光首先通過Mirau干涉顯微物鏡系統(tǒng)的透鏡被會(huì)聚，會(huì)聚后的渦旋光在Mirau干涉顯微物鏡系統(tǒng)內(nèi)光線被分光鏡分為兩部分，一部分透過Mirau干涉顯微物鏡系統(tǒng)的補(bǔ)償板、分光板直接會(huì)聚到待測面上 ,另一部分會(huì)聚光經(jīng)過補(bǔ)償板由分光板的上表面反射 ,再經(jīng)補(bǔ)償板會(huì)聚到參考面上，經(jīng)參考面和待測面反射的兩束光匯合，再經(jīng)分光板和會(huì)聚透鏡會(huì)發(fā)生干涉，形成花瓣?duì)畹母缮鎴D樣并由CCD相機(jī)接收采集，干涉圖樣記錄了待測面的二維形貌信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于渦旋光干涉的光學(xué)面型檢測方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述的移相系統(tǒng)為壓電陶瓷相移器，待測面安裝在壓電陶瓷相移器上，計(jì)算機(jī)控制移相系統(tǒng)的壓電陶瓷相移器帶動(dòng)待測面移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于渦旋光干涉的光學(xué)面型檢測方法，其特征在于，所述的步驟S6具體為：
由待測面反射回來的Laguerre-Gauss渦旋光束的電場為：
（1）
其中，C為常數(shù)，w0為基模束腰半徑，l為角量子數(shù)，是拉蓋爾多項(xiàng)式，是與傳播有關(guān)的相位項(xiàng)，其中zR為瑞利長度，則波束半徑w(z)可用式2表示：
（2）
另一束光經(jīng)過分光板表面反射后攜帶相反拓?fù)浜蓴?shù)-l并由參考面回射，兩束拓?fù)浜蓴?shù)分別為l,-l的共軛渦旋光束在分光棱鏡處重合并干涉，得到花瓣?duì)罡缮鎴D樣，干涉條紋圓周徑向均勻?qū)ΨQ分布，花瓣的個(gè)數(shù)為拓?fù)浜蓴?shù)絕對值的2倍；
拓?fù)浜蓴?shù)為l和-l的渦旋光束場強(qiáng)分別為：
（3-1）
（3-2）
兩束渦旋光再次相遇時(shí)發(fā)生干涉，干涉光束的電場振幅為：
（4）
待測面測量過程中，壓電陶瓷相移器控制待測面移動(dòng)，記待測面變化產(chǎn)生的位移為δ，此時(shí)兩束渦旋光干涉的電場為：
（5）
其中為徑向光強(qiáng)分布，為波矢量，干涉圖樣的分布規(guī)律由相位因子決定；
由式（5）可知，Mirau干涉鏡頭距離待測面的位移變化為時(shí)，相位變化為，此時(shí)干涉圖樣中花瓣旋轉(zhuǎn)的角度為；圖案旋轉(zhuǎn)角度與Mirau干涉鏡頭距離待測面的位移變化之比為，根據(jù)干涉圖案的旋轉(zhuǎn)角度變化實(shí)現(xiàn)對微小位移的測量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對待測面的測量;
將測量過程中待測面相對Mirau干涉鏡頭的位移變化引起的相位變化轉(zhuǎn)換為等角度均勻分布的干涉圖樣旋轉(zhuǎn)角度問題，干涉花瓣的旋轉(zhuǎn)方向與待測面的高度變化方向一一對應(yīng)。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于合肥工業(yè)大學(xué)，未經(jīng)合肥工業(yè)大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202210307439.3/1.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
