共光路径向剪切干涉测量技术的研究及应用

【摘要】：共光路径向剪切干涉技术是将待测波面由径向剪切干涉仪分别放大或缩小成不同倍数的两波面后在相互重叠区域产生干涉，然后通过干涉条纹对波前的相位分布进行检测的一种干涉计量技术。与其他经典的双光束干涉计量技术如Fizeau干涉、Twyman-Green干涉相比较，径向剪切干涉计量技术除具有高精度的优点外，还具有在光路中不需要设置专门的参考光，对环境扰动和机械振动不敏感的优点。 本文提出一种新的基于双Fresnel波带片径向剪切干涉法测量三维温度场，三维温度场由不同温度的平行加热双棒提供，通过两块焦距不同的波带片实现剪切干涉，采用光学层析技术重建三维温度场。在三维温度场的重建中，由于测试数据的非完全性，通常采用的代数迭代算法不能很好地解决重建精度这一问题。为此，在算法中引入了包含先念知识的属性矩阵，采用了变超松弛系数重建三维温度场。计算结果表明，引入了属性矩阵和变超松弛系数的迭代算法能够更好地重建三维温度场。 本文还就径向剪切干涉仪用于非球面透镜的波面检测进行了研究。利用双波带板剪切干涉仪得到反应非球面透镜波面相位分布的干涉条纹。对干涉条纹，利用SCPM求取两剪切波面相位差，在极坐标中将相位差径向迭加得到原始波面相位分布。该方法具有精度高、不损坏透镜镜面、适用于在线检测等优点。 通过两个实验研究表明，径向剪切干涉光路的搭建具有多样性，测量精度高且可根据不同测试对象选择不同的测量精度，测试对象具有广泛性。是一种可用于实时在线检测的干涉测量技术。