[发明专利]一种瞬态数字莫尔移相干涉测量装置和方法

说明书

一种瞬态数字莫尔移相干涉测量装置及方法，其解决了使用两步载波拼接法时需要牺牲瞬时抗振性换取测量范围的缺陷，扩展了传统的数字莫尔移相方法的测量范围，同时也保留了数字莫尔移相方法的瞬时抗振特性。装置包括：光源(1)、第一分光镜(2)、参考镜(3)、偏振光栅(4)、被测镜(5)、λ/4波片(6)、第二分光镜(7)、第一线偏器(8)、第一成像物镜(9)、第一相机(10)、第二线偏器(11)、第二成像物镜(12)和第二相机(13)；通过偏振光栅的分光性能加载不同载波，使用偏振光栅将两束干涉光分离，同时获取两幅实际干涉图。

技术领域

本发明涉及光电检测的技术领域，尤其涉及一种瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，以及这种瞬态数字莫尔移相干涉测量装置所采用的方法。

背景技术

数字莫尔移相干涉测量方法是一种非球面检测方法，属于部分补偿干涉法的一种，是一种瞬时抗振的干涉测量方法，无需移相机构便可实现高精度的测量。

由于数字莫尔移相干涉测量方法需要进行低通滤波，因此剩余波前较大，或载波较大时会出现频谱混叠的情况，导致数字莫尔移相干涉测量方法出现求解错误区域的现象，且求解错误区域的位置与加载的空间载波大小有关。这导致使用数字莫尔移相干涉测量方法时，剩余波前带宽受限。造成使用数字莫尔移相干涉测量方法的剩余波前带宽只有传统多步移相干涉方法的剩余波前带宽的0.707。

由于在频谱混叠情况下，数字莫尔移相干涉测量方法求解错误区域的位置与加载的空间载波大小有关，为解决数字莫尔移相干涉测量方法剩余波前带宽受限的问题，申请人的专利(专利号201810067710.4，发明名称：基于两步载波拼接法的数字莫尔移相干涉测量方法)提出了基于数字莫尔移相干涉测量方法的两步载波拼接法，通过采集两幅加入不同载波的干涉图，解得两个带有不同求解错误区域的面形误差。之后再提取两个面形误差的正确区域进行拼接，最终得到完整的面形误差。

两步载波拼接法扩展了传统的数字莫尔移相方法的测量范围，消除传统的数字莫尔移相方法的剩余波前带宽限制，使得数字莫尔移相干涉测量方法的剩余波前带宽与传统的移相干涉方法相当，但是现有的两步载波拼接法需要依次加载空间载波f_R1、采集相应的第一干涉图、加载空间载波f_R2、采集相应的第二干涉图，即两幅干涉图的采集需要间隔一段时间，这意味着两步载波拼接法丧失了数字莫尔移相方法的瞬时抗振特性。

偏振光栅是一种基于入射光的偏振态实现选择性分光的衍射光学元件，衍射角度取决于光栅空间周期。当偏振光栅的入射光为线偏振光时，其出射光为+1级衍射光及-1级衍射光，其中+1级衍射光为左旋圆偏振光，-1级为右旋圆偏振光；当偏振光栅的入射光为右旋圆偏振光时，其出射光为+1级衍射光，衍射光偏振态为左旋圆偏振光；当偏振光栅的入射光为左旋圆偏振光时，其出射光为-1级衍射光，衍射光偏振态为右旋圆偏振光。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，其解决了使用两步载波拼接法时需要牺牲瞬时抗振性换取测量范围的缺陷，扩展了传统的数字莫尔移相方法的测量范围，同时也保留了数字莫尔移相方法的瞬时抗振特性。

本发明的技术方案是：这种瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，其包括：光源(1)、第一分光镜(2)、参考镜(3)、偏振光栅(4)、被测镜(5)、λ/4波片(6)、第二分光镜(7)、第一线偏器(8)、第一成像物镜(9)、第一相机(10)、第二线偏器(11)、第二成像物镜(12)和第二相机(13)；