[发明专利]一种动态相位变形干涉测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种动态相位变形干涉测量装置及方法，该装置包括：用于产生一对正交偏振光的泰曼‑格林式干涉测量系统，用于产生参考光的参考光路，用于产生测试光的测试光路，用于对参考光和测试光分别进行分束，获得两对参考光和测试光的分光系统，用于对某一对参考光和测试光附加载频的载频环路系统，用于实现另一对参考光和测试光至成像系统的光程与所述某一对参考光和测试光经载频环路系统至成像系统的光程相同的测试环路系统，用于获取干涉信息，并对被测件成像的成像系统。本发明能有效降低环境振动和大气湍流对波前测量的影响，且具有系统复杂度低、测量速度快等优点，可有效用于复杂环境下对光学面形的高精度测量。

技术领域

本发明属于光干涉计量测试领域，特别是一种动态相位变形干涉测量装置及方法。

背景技术

现如今广泛利用光学干涉技术对光学面形进行测试，传统方法采用较多是移相干涉术，即采集一组移相干涉图来恢复被测相位。在标准相移干涉测量中，通过移相器在干涉图之间产生2π/N的恒定移相，其中N大于等于3，但是此方法在测试过程中受环境振动、大气湍流等时变环境因素影响较大，振动与湍流会对相移和倾斜产生未知的变化。因此测量的相位也会产生较大误差。而标准相移干涉和随机相移干涉均不能抑制由振动与大气湍流等引起的相移误差。

目前对光学面形测量过程中环境振动、大气湍流等影响处理鲁棒性较好的商用干涉仪为美国4D公司的干涉仪，该干涉仪的工作原理以泰曼-格林、斐索型干涉仪为基础，辅以偏振相机，利用偏振相机将干涉光路分为四支，实现空间同步移相，再结合四步移相方法对光学面形进行测量。但是该干涉仪进行测量的方法不足之处在于偏振相机的四支干涉光路的背景光强需要严格相等，否则就会出现因条纹对比度不同而产生的波纹误差，影响面形测量的精度，并且该干涉仪成本也比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减小环境振动、大气湍流对面形测量的影响，且测量精度高、成本较低的动态相位变形干涉测量装置及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种动态相位变形干涉测量装置，包括：

泰曼-格林式干涉测量系统，用于产生一对正交偏振光，所述正交偏振光包括s波和p波；

参考光路，用于产生参考光；

测试光路，用于产生测试光；

分光系统，用于对参考光和测试光分别进行分束，获得两对参考光和测试光；

载频环路系统，用于对某一对参考光和测试光附加载频；

测试环路系统，用于实现另一对参考光和测试光至成像系统的光程与所述某一对参考光和测试光经载频环路系统至成像系统的光程相同；

成像系统，用于获取干涉信息，并对被测件成像。

一种动态相位变形干涉测量方法，包括以下步骤：

步骤1、激光器出射线偏振光，依次经1/2波片、第一扩束镜、扩束光阑、第二扩束镜后成为准直光束，之后经第一偏振分束镜获得一对正交的偏振光：s波和p波；

步骤2、s波经第一1/4波片、参考镜后原路返回至第一偏振分束镜并透射形成参考光；p波经第二1/4波片、发散器、被测件后原路返回至第一偏振分束镜并反射形成测试光；

步骤3、参考光和测试光经第一分束镜均被分为两束光，其中一对参考光和测试光经第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜后入射至第二分束镜；第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜形成测试环路；