為了抑制環(huán)境振動引入的測量誤差,實現(xiàn)對球面光學元件面形的動態(tài)檢測,提出了一種基于微偏振片陣列的反射式針孔點衍射干涉系統(tǒng)。該干涉系統(tǒng)使用短相干激光光源獲得兩束相干光,通過調(diào)節(jié)兩束偏振光的光強比調(diào)節(jié)干涉條紋的對比度,利用集成微偏振片陣列CCD相機采集的單幀圖像獲得4幅相移干涉圖,實現(xiàn)動態(tài)檢測。用該干涉系統(tǒng)和ZYGO干涉儀測量同一凹面鏡樣品,得到的面形結(jié)果相吻合,驗證了該干涉系統(tǒng)測量結(jié)果的準確性。在實驗測量平臺上外加電動機產(chǎn)生振動條件,結(jié)果表明,當振動速度小于16μm/s時,都可得到較準確的面形測量結(jié)果,表明該干涉系統(tǒng)的抗振性能較好。 

【文章來源】：中國激光. 2020,47(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

待測鏡的干涉圖對比度與光強比的關(guān)系

基于微偏振片陣列的動態(tài)點衍射干涉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該光學系統(tǒng)中,短相干激光器發(fā)出的光經(jīng)準直擴束系統(tǒng)和1/2波片(HWP)后,被偏振分光棱鏡(PBS)分解為p光和s光,其中,HWP用于調(diào)節(jié)p光和s光的光強比。光束前后兩次通過反射鏡A和B前面的1/4波片(QWP),p光由反射鏡A反射回偏振分光棱鏡后變?yōu)閟光,稱為光束A,s光由反射鏡B反射回偏振分光棱鏡后變?yōu)閜光,稱為光束B。兩束光的偏振方向互相垂直,分別會聚到點衍射模板的針孔處。由針孔衍射產(chǎn)生理想球面波,一部分球面波直接經(jīng)QWP、成像透鏡和PMA后到達CCD探測器,也被稱為參考光;另一部分球面波到達被測樣品,經(jīng)被測樣品反射后回到點衍射模板,并經(jīng)模板表面的金屬Cr膜反射后到達CCD探測器,也被稱為檢測光。由于光束A(s光)和光束B(p光)都經(jīng)針孔衍射形成檢測光和參考光,CCD探測器共接收到4束光,分別稱為檢測光A(TA)、參考光A(RA)、檢測光B(TB)和參考光B(RB),其干涉組合理論上共有6種,分別為TATB、TARA、TARB、TBRA、TBRB、RARB。反射鏡A可沿光軸移動調(diào)節(jié)光程,假設(shè)反射鏡A與反射鏡B到偏振分光棱鏡的距離差值為d,則p光和s光之間的光程差為2d,針孔到球面的距離(待測球面元件的曲率半徑)為R,若d=R,則RA與TB的光程基本相同,而TA光程過大,RB光程過小,即TA的光程>RA的光程=TB的光程> RB的光程,對應(yīng)的光程匹配情況如圖2所示。由于系統(tǒng)光源的相干長度小于2d,因此,只有RA與TB能發(fā)生干涉,而TA和RB與其他光超出了光源的相干長度,不能發(fā)生干涉,被CCD探測器采集后作為背景光,在后續(xù)圖像處理中需要濾除�？赏ㄟ^HWP調(diào)節(jié)光束A和光束B的分光比,從而調(diào)節(jié)兩束干涉光RA和TB的光強比,以獲得對比度更好的干涉條紋。

由于光束A(s光)和光束B(p光)都經(jīng)針孔衍射形成檢測光和參考光,CCD探測器共接收到4束光,分別稱為檢測光A(TA)、參考光A(RA)、檢測光B(TB)和參考光B(RB),其干涉組合理論上共有6種,分別為TATB、TARA、TARB、TBRA、TBRB、RARB。反射鏡A可沿光軸移動調(diào)節(jié)光程,假設(shè)反射鏡A與反射鏡B到偏振分光棱鏡的距離差值為d,則p光和s光之間的光程差為2d,針孔到球面的距離(待測球面元件的曲率半徑)為R,若d=R,則RA與TB的光程基本相同,而TA光程過大,RB光程過小,即TA的光程>RA的光程=TB的光程> RB的光程,對應(yīng)的光程匹配情況如圖2所示。由于系統(tǒng)光源的相干長度小于2d,因此,只有RA與TB能發(fā)生干涉,而TA和RB與其他光超出了光源的相干長度,不能發(fā)生干涉,被CCD探測器采集后作為背景光,在后續(xù)圖像處理中需要濾除�？赏ㄟ^HWP調(diào)節(jié)光束A和光束B的分光比,從而調(diào)節(jié)兩束干涉光RA和TB的光強比,以獲得對比度更好的干涉條紋。2.2 偏振動態(tài)相移原理

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3247007