準(zhǔn)透 鏡、偏振片、成像鏡與探測(cè)器;其中：
[0022] 所述激光器出射激光經(jīng)過(guò)1/2波片(通過(guò)旋轉(zhuǎn)1/2波片可以任意調(diào)整兩束光的分光 比）與偏振分光鏡分為偏振方向相互垂直的兩束光;其中一束光依次經(jīng)由第一反射鏡與第 一聲光移頻器射入分光棱鏡;另一束光依次經(jīng)由第二聲光移頻器與第二反射鏡射入分光棱 鏡；
[0023] 兩束光經(jīng)所述分光棱鏡進(jìn)行合束，合束后的光束經(jīng)過(guò)空間濾波器濾波，并被準(zhǔn)直 鏡準(zhǔn)直后進(jìn)入第二偏振分光棱鏡進(jìn)行分束;其中一束光透射而出作為測(cè)量光，經(jīng)過(guò)第一 1/4 波片與標(biāo)準(zhǔn)透鏡后照射至被測(cè)樣品鏡面，并被反射按照原路返回；另一束光被第二偏振分 光棱鏡反射而出作為參考光，經(jīng)過(guò)第二1/4波片后射入?yún)⒖肩R，并被反射按照原路返回；
[0024] 被反射按照原路返回的測(cè)量光與參考光再次射入第二偏振分光鏡后合束為一束 光，再經(jīng)過(guò)一個(gè)偏振片使兩束光在同一偏振方向的強(qiáng)度分量進(jìn)行相干，并通過(guò)成像鏡后在 面陣探測(cè)器上得到干涉條紋圖像。上述結(jié)構(gòu)在前端用不同的偏振方向區(qū)分了不同頻率的兩 束光，后端利用偏振分光棱鏡將兩束光分離可以避免測(cè)量的串?dāng)_。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例中，第一與第二聲光移頻器可以改變激光頻率，兩個(gè)聲光移頻器的 移頻量不同，差頻可以為幾赫茲或幾十赫茲量級(jí)的低差頻，陣探測(cè)器相機(jī)采用數(shù)十或數(shù)百 赫茲量級(jí)采樣頻率，因此可以準(zhǔn)確探測(cè)外差的拍頻信號(hào)。面陣探測(cè)器上一點(diǎn)采集的隨時(shí)間t 變化的干涉信號(hào)S(t)表示為：
[0027] 其中，E表示兩束光的光強(qiáng)，^與^分別表示經(jīng)過(guò)第一與第二聲光頻移器調(diào)頻后的 光束頻率，R為被測(cè)樣品鏡面粗糙的起伏量，c為光速，L為測(cè)量光往測(cè)樣品鏡面時(shí)相對(duì)于參 考光多走的光程。
[0028] 由于拍頻的存在，干涉條紋會(huì)以^2的頻率掃描起來(lái)，面陣探測(cè)器的一點(diǎn)對(duì)應(yīng)待 測(cè)面上的一個(gè)點(diǎn)，探測(cè)器相機(jī)連續(xù)采集一組面陣照片，即為一組數(shù)據(jù)立方，對(duì)應(yīng)相同每一點(diǎn) 的值抽取出來(lái)為一余弦周期信號(hào)，即為S(t)的形式，如圖3所示。由信號(hào)形式可以看出，不同 點(diǎn)由于粗糙起伏的R值不同，造成相機(jī)上對(duì)應(yīng)點(diǎn)探測(cè)的信號(hào)相位不同。利用傅里葉分析或其 它數(shù)據(jù)處理方法可解算每點(diǎn)出信號(hào)的相位，合成起來(lái)進(jìn)行去噪、相位解纏解、面型復(fù)原等計(jì) 算后即可得到待測(cè)表面的起伏量，即實(shí)現(xiàn)了全視場(chǎng)外差對(duì)面型的測(cè)量。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例上述方案，采用聲光移頻器外差干涉移相，有效避免干涉儀存在運(yùn) 動(dòng)件，測(cè)量精度進(jìn)一步提高，抗干擾性好，且研制難度與成本可以降低，相比機(jī)械驅(qū)動(dòng)同樣 的優(yōu)勢(shì)更明顯。另外，采用低頻差外差干涉與面陣探測(cè)器進(jìn)行連續(xù)采集，獲得的信息量更豐 富，更有利于精確解算相位。對(duì)大口徑、長(zhǎng)焦距曲面反射鏡的面型測(cè)量，由于測(cè)量光程長(zhǎng)，特 別容易受到震動(dòng)、氣流等因素干擾，本發(fā)明采用的全視場(chǎng)低頻外差干涉儀方案具有抑制震 動(dòng)、氣流等因素干擾的能力，結(jié)合本發(fā)明設(shè)計(jì)的光路，特別適合于大口徑、長(zhǎng)焦距曲面反射 鏡的面型的動(dòng)態(tài)測(cè)量。
[0030]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種全視場(chǎng)低頻外差干設(shè)儀，其特征在于，包括:激光器、1/2波片、第一與第二偏振 分光鏡、第一與第二聲光移頻器、第一與第二反射鏡、分光棱鏡、空間濾波器、準(zhǔn)直鏡、第一 與第二1/4波片、偏振片、參考鏡、標(biāo)準(zhǔn)透鏡、偏振片、成像鏡與探測(cè)器;其中： 所述激光器出射激光經(jīng)過(guò)1/2波片與偏振分光鏡分為偏振方向相互垂直的兩束光；其 中一束光依次經(jīng)由第一反射鏡與第一聲光移頻器射入分光棱鏡;另一束光依次經(jīng)由第二聲 光移頻器與第二反射鏡射入分光棱鏡； 兩束光經(jīng)所述分光棱鏡進(jìn)行合束，合束后的光束經(jīng)過(guò)空間濾波器濾波，并被準(zhǔn)直鏡準(zhǔn) 直后進(jìn)入第二偏振分光棱鏡進(jìn)行分束;其中一束光透射而出作為測(cè)量光，經(jīng)過(guò)第一 1 /4波片 與標(biāo)準(zhǔn)透鏡后照射至被測(cè)樣品鏡面，并被反射按照原路返回；另一束光被第二偏振分光棱 鏡反射而出作為參考光，經(jīng)過(guò)第二1/4波片后射入?yún)⒖肩R，并被反射按照原路返回； 被反射按照原路返回的測(cè)量光與參考光再次射入第二偏振分光鏡后合束為一束光，再 經(jīng)過(guò)一個(gè)偏振片使兩束光在同一偏振方向的強(qiáng)度分量進(jìn)行相干，并通過(guò)成像鏡后在面陣探 測(cè)器上得到干設(shè)條紋圖像。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全視場(chǎng)低頻外差點(diǎn)衍射干設(shè)儀，其特征在于，面陣探測(cè)器 上一點(diǎn)采集的隨時(shí)間t變化的干設(shè)信號(hào)S(t)表示為：其中，E表示兩束光的光強(qiáng)，VI與V2分別表示經(jīng)過(guò)第一與第二聲光頻移器調(diào)頻后的光束 頻率，R為被測(cè)樣品鏡面粗糖的起伏量，C為光速，L為測(cè)量光往測(cè)樣品鏡面時(shí)相對(duì)于參考光 多走的光程。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種全視場(chǎng)低頻外差干涉儀，其采用聲光移頻器外差干涉移相，有效避免干涉儀存在運(yùn)動(dòng)件，測(cè)量精度進(jìn)一步提高，抗干擾性好，且研制難度與成本可以降低，相比機(jī)械驅(qū)動(dòng)同樣的優(yōu)勢(shì)更明顯。另外，采用低頻差外差干涉與面陣探測(cè)器進(jìn)行連續(xù)采集，獲得的信息量更豐富，更有利于精確解算相位。對(duì)大口徑、長(zhǎng)焦距曲面反射鏡的面型測(cè)量，由于測(cè)量光程長(zhǎng)，特別容易受到震動(dòng)、氣流等因素干擾，本發(fā)明采用的全視場(chǎng)低頻外差干涉儀方案具有抑制震動(dòng)、氣流等因素干擾的能力，結(jié)合本發(fā)明設(shè)計(jì)的光路，特別適合于大口徑、長(zhǎng)焦距曲面反射鏡的面型的動(dòng)態(tài)測(cè)量。
【IPC分類】G01B11/24
【公開(kāi)號(hào)】CN105571516
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610006911
【發(fā)明人】李楊, 張文喜, 相里斌, 伍洲, 孔新新, 呂笑宇, 劉志剛, 郭曉麗
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院光電研究院
【公開(kāi)日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2016年1月5日