当前课程知识点：光电仪器设计 > 第4章 干涉仪 > 4.9 面形测量干涉仪新进展 > 4.9 面形测量干涉仪新进展
这节课我们会介绍干涉仪测量中
如何抗干扰 如何测量台阶
以及如何方便地更换测量波长
下面我们来看一下如何快速地用干涉仪
来测量光学元件的面形
我们前面说了
用干涉的方法测量
光学元件的面形需要移相
那么移相需要时间
在移相的过程中
如果有振动等干扰因素
那么会产生测量误差
是否有不移相的干涉仪呢
那么我们来看一下这个干涉仪
入射光经过偏振分光棱镜以后
到达被测量的物体然后反射回来
然后参考光在参考镜上反射回来
在这边就产生了干涉
那么这个干涉没有移相
那它怎么能测量它的位相呢
这个干涉仪的特点
是在这个位相掩模上
位相掩模是什么东西呢
位相掩模是由很多个不同偏振的
小区间组成的
我们先来看为什么要有这些位相掩模
如果测量光和参考光干涉的时候
它们的偏振态不同
那么当这两个偏振态是相互垂直的话
那么我们在它后面放一个四分之一波片
就会变成一个圆偏光
这个圆偏光一个是左旋的 一个是右旋的
它分别对应着参考臂和测量臂
那么如果我们在这个圆偏光后面
再放一个偏振片
就把它的偏振方向弄成相同的了
那么这个时候的位相就等于ΔΦ再加上2α
那么这个α与偏振片的角度
是有关系的
也就是说左右旋的圆偏光
经过偏振片以后
它的光强可以写成这样的式子
这里面含有我们希望测量的ΔΦ
也含有偏振片的偏振方向α
如果我能在这个小区域里
我改变偏振态的偏振方向
那么我们就可以
改变这个公式里面的位相
就可以实现类似之前说的
四步移相法的这个移相
也就是说我们在这里头不需要移相
但是我们需要假设
在这四个偏振方向的这个小区域里头
也就是说在ABCD这个小区域里面
被测元件它的位相是不变的
好在这个区域特别的小
所以这个假设一般是成立的
那么这样的话呢
我们就在每一个小区域里
都相当于做了一下四步移相
我们可以把所有的A
这个偏振方向的信号提取出来
再把所有B偏振信号提取出来
再把C再把D都给提取出来
最后就得到了这样一个干涉图
那么它对应的就是四步移相法
所对应出来的这个干涉信号了
那么既然有了四步移相
那我们就可以把被测元件的面形信息
提取出来了
下面我们来看一下如何测量台阶
一般对于干涉仪来讲
它测量的都是连续的位移变化
因为如果要是有台阶的话
我们就不知道
它的这个干涉级次是多少级了
比如说一 二 然后第三个呢
可能是第三个级呢
还是第四级还是第五级
我就不知道了
因为条纹断了
那么这里头呢我们想到的
是用一种低相干光的方法来测量台阶
我们先来看一下这个光是怎么走的
这是一个低相干光
它发出的光一路经过M1
然后经过参考镜
最后到达CCD上
另一路经过M2再经过测量镜
然后再到达CCD上产生了干涉
这个干涉仪
实际上是一个泰曼格林干涉形式
和一个菲索干涉形式的串联
也就是说如果我这个被测物体
有一个很大的台阶ΔL
那么这时候呢
我不知道它这个台阶到底是多少
怎么办呢
我就移动泰曼格林干涉仪里面的
反射镜M1
这个M1是连续移动的
一直到这个M1移动以后
这个蓝色对应的光程
和这个红色对应的光程是相等的
那么这个时候呢
我根据M1移动的距离
我就能知道这个台阶
到底是多大的
这是用低相干光光源
来测量台阶的一个例子
最后我们再来介绍一下
泰曼格林干涉仪
我们知道用泰曼格林干涉
一般是测量位移的
而用菲索干涉仪才是测量平面镜 球面镜
这些光学元件的
那么为什么这里用
泰曼格林干涉的形式来测呢
它和菲索干涉仪相比有什么优缺点呢
我们知道
菲索干涉仪是一个共路的干涉仪
它的抗干扰性会比较好
但是这里的泰曼格林干涉仪
它做得非常小巧
它可以方便携带 而且每个干涉仪
可以对应不同的测量波长
使用起来也就非常方便了
但是现在它的问题是
它的参考镜挺小的
这时候呢
也就是说它的空间分辨率并不像
菲索干涉仪那么高
也就是说泰曼格林干涉形式
也是可以用于测量面形的
下面我们小结一下这节课的内容
用一幅干涉图可以完成移相
那么就可以实现快速抗干扰
空间不同的位置代表了不同的位相
因此它牺牲了分辨率 这是它的缺点
那么用低相干光可以测量台阶
台阶测量的过程中是通过移动反射镜
来补偿台阶的高度
这是很多小型的泰曼格林干涉仪
它可以更换成不同的波长用于测量
好 这节课就上到这儿 谢谢
-1.1 为什么要学光电仪器设计
-1.2 课程简介
--1.2 课程简介
-1.3 学习方法和课程要求
-2.1 误差基本概念
-2.2 误差表示方法
-2.3 实验设计方法
-2.4 误差分析实例
-2.5 仪器误差分配
-第2章-仪器误差分析与分配-练习题
-3.1 什么是阿贝误差
-3.2 阿贝误差的补偿
-3.3 工程应用中如何补偿阿贝误差
-3.4 光学自适应原则
-第3章-光电仪器设计原则-练习题
-A1 走进光学实验室
-A2 调整光线与导轨平行
-A3 针孔滤波和光束的扩束准直
-A4 干涉实验
--A4 干涉实验
-A5 光纤耦合
--A5 光纤耦合
-4.1 泰曼格林干涉仪与双频干涉仪
-4.2 双频干涉仪的位相测量方法
-4.3 双频激光干涉仪的组成与使用
-4.4 神奇的角锥棱镜和猫眼反射镜
-4.5 平面镜干涉仪
-4.6 几何量测量用干涉仪
-4.7 干涉仪安装
-访谈 双频激光干涉仪开发过程中的点点滴滴
-4.8 菲索面形测量干涉仪
-4.9 面形测量干涉仪新进展
-4.10 菲索干涉仪使用
-第4章-干涉仪-练习题
-5.1 光谱仪分类与指标
-5.2 与能量相关的指标
-5.3 全息光栅色散型光谱仪
-5.4 中阶梯光栅色散型光谱仪
-5.5 傅立叶变换光谱仪
-5.6 傅立叶变换光谱仪的参数计算
-5.7 外差型傅立叶变换光谱仪
-5.8 空间调制傅立叶变换光谱仪
-5.9 原子吸收分光光度计使用
-5.10 紫外分光光度计使用
-访谈 浅谈国产光谱仪的发展
-第5章-光谱仪-练习题
-6.1 显微镜发展历史
-6.2 典型显微图像及其功能
-6.3 显微镜的基本结构
-6.4 显微镜成像原理、放大率及分辨率
-6.5 物镜和目镜、成像像差
-6.6 光源和滤波片、照明方式
-6.7 显微镜的操作方法
-6.8 超高分辨率受激发射耗损（STED）显微镜技术
-6.9 相衬显微成像技术
-访谈 国产显微镜发展历程
-访谈 显微镜最新发展趋势
-第6章-显微镜-练习题
-7.1 飞秒激光频率梳
-7.2 飞秒光梳测距1
-7.3 飞秒光梳测距2
-7.4 飞秒光梳光谱分析
-7.5 激光跟踪仪原理
-访谈 激光跟踪仪的发展和应用
-7.6 激光跟踪仪的功能演示
-第7章-光电仪器新进展-练习题
-8.1 标准器概述与光波波长
-8.2 标尺和度盘
-8.3 莫尔条纹的几何解释
-8.4 莫尔条纹的衍射光学解释
-8.5 光栅读数头
-8.6 光栅尺参数设计和误差
-第8章-标准器-练习题
-9.1 横纵向瞄准
-9.2 读数测微系统
-9.3 光电瞄准
--9.3 光电瞄准
-9.4 纵向定位概述和共焦法
-9.5 其他纵向定位方法
-第9章-横纵向瞄准-练习题
-B1 相机原理与摄影入门
-B2 相机的变焦和对焦技术
-B3 单反相机的基本操作
-B4 复杂场景下的拍摄技巧
-B5 浅谈构图和后期处理
-课程总结
--课程总结
-期末答疑
-考试--期末考试
