[发明专利]傅里叶变换移相标定的双波长调谐干涉测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种傅里叶变换移相标定的双波长调谐干涉测试装置及方法，测试装置采用不同中心波长的可调谐激光器作为光源同时进行工作，通过波长调谐实现干涉移相，并利用探测器采集两路干涉光叠加后形成的莫尔条纹干涉图。先对探测器采集得到的莫尔条纹干涉图进行时域傅里叶变换分析各频率分量，完成对移相步进量的标定，保证两种波长下的移相步进量；其次，作为光源的两个可调谐激光器按照标定后的移相步进量进行移相，采集得到包含了合成波长相位信息的移相莫尔条纹干涉图；最后，对移相莫尔条纹干涉图采用双波长移相干涉算法得到被测相位信息。本发明可扩大干涉测量的面形范围，单波长移相标定无需附加光路，光路结构和干涉图处理算法简单。

技术领域

本发明涉及光干涉测试领域，特别是一种傅里叶变换移相标定的双波长调谐干涉测试装置及方法。

背景技术

光学干涉测量是一种高精度、高灵敏度的计量测试方法，广泛应用于平面、球面及非球面的面形测量，球面曲率半径的测量以及各种透镜、棱镜、光学系统的波面传输质量的测量等多种物理量的测量。移相干涉测量技术以其精度高、自动化程度高而在高精度光学检测中占有重要的地位。移相干涉术的基本原理是在干涉仪的两相干光之间引入有序的位移，改变参考光与测试光的相位差来实现相位调制，当参考光程(或位相)变化时，干涉条纹的位置也作相应的移动。在此过程中,用光电探测器对干涉图进行多幅阵列网格的采样，然后把光强数字化后存帧存储器，由计算机按照一定的数学模型根据光强的变化求相位分布。

相移器是实现相移位相测量方法途径的关键部件，常见的相移方法有压电陶瓷(PZT)移相、旋转偏振器件(波片、偏振片)移相、移动衍射光栅或者倾斜平板移相、波长移相(通过采用可调谐激光器改变光源光波频率实现移相)等。相移器的相移精度是影响位相测量精度的重要因素之一。因此，相移器的精确标定或校正在位相测量中具有十分重要的意义。

传统的移相干涉仪因通常采用单一波长作为光源而具有较高的测量精度和较好的测量重复性，但存在其测量范围较小的问题。若对台阶高度大于0.5波长的不连续表面的面形检测，则会出现因被测台阶高低差较大导致相邻像素的相位差大于π超过其测量范围的问题，无法正确恢复出台阶的高度。