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动态干涉测试技术与应用研究

徐晨  
【摘要】: 移相干涉术广泛应用于光学元件及系统的高精度检测,但由于需要在不同时间采集多幅移相干涉图,易受环境振动的干扰。主要研究了一种空间同步移相Fizeau型动态干涉仪,可在瞬间同时采集四幅移相干涉图,从而消除了振动对干涉测量的影响。 运用偏振光干涉原理建立了动态干涉术数理模型,搭建了Fizeau型动态干涉仪实验系统。提出采用电流调制半导体激光器作为短相干光源的方法,利用光源的相干性,配合一套偏振延迟装置,匹配出一对偏振方向互相正交的参考光和测试光,通过二维正交光栅实现空间分光,采用透振方向依次相差45。的偏振片组构成移相器,并由一个CCD瞬间同时采集四幅依次90。相移的干涉图。按照移相干涉术原理,复原出待测波面。 研究了动态干涉仪空间移相器标定方法。利用巴比涅-所列尔补偿器标定了同步移相系统的实际移相量,实验结果表明系统移相误差小于1。;研究了实验系统的动态测试性能。通过PZT在一定频率交变电压下的振动作为人工振源,测量了CCD在不同曝光时间下,干涉条纹可见度与被测镜面振动幅频积之间的关系曲线,实验结果显示该系统在幅频积100Hz.λ以下重复性优于1/60λ;实际测量了动态干涉场波面变化的三维分布;详细分析了动态干涉系统误差,指出偏振片组的方位角误差和干涉图的空间一致性匹配误差为实验系统的主要误差源。 为了消除平面干涉仪参考面误差的影响,提出了一种基于两平晶的平面绝对检验方法,推导了两平晶法测量的原理,并实测了两块平晶三个面的绝对面形,结果与ZYGO传统三面互检法测量结果相比对,符合良好。将该方法和动态干涉系统相结合,测量了平行平板前后表面绝对面形及其折射率均匀性误差。并将该方法拓展应用于φ600mm大口径平面干涉仪参考面的标定。


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