[发明专利]白光干涉系统

说明书

本发明涉及光学技术领域，公开一种白光干涉系统。本发明基于P光和S光经线性偏振片发生干涉，其中一个光臂采用迈克尔逊干涉中常规的单反射镜对光程进行调节；而在另一个光臂中，采用多反射镜组成的反射式光程调节器对光程进行调节；两者在结构设置上，操作空间彼此独立无挤占，为用户操作提供了极大的便利；且两者的结合能有效弥补任一光臂因装配和机械公差所导致无法发生干涉的问题。与此同时，本发明以第一、第二和第三偏振分束器形成部分光路重叠的第二和第三矩形光路结构并最终形成两个独立的干涉检测端口，方便两个用户或智能终端同步对不同的参数进行测量及分析；充分提高了资源的利用率并降低了成本。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种白光干涉系统。

背景技术

干涉仪是利用干涉原理测量光程之差从而测定有关物理量的光学仪器。两束相干光间光程差的任何变化会非常灵敏地导致干涉条纹的移动，而某一束相干光的光程变化是由它所通过的几何路程或介质折射率的变化引起，所以通过干涉条纹的移动变化可测量几何长度或折射率的微小改变量，从而测得与此有关的其他物理量。测量精度决定于测量光程差的精度，干涉条纹每移动一个条纹间距，光程差就改变一个波长，所以干涉仪是以光波波长为单位测量光程差的，其测量精度之高是任何其他测量方法所无法比拟的。

白光干涉仪是利用光学干涉原理研制开发的超精密表面轮廓测量仪器。照明光束经半反半透分光镜分威两束光，分别投射到样品表面和参考镜表面。从两个表面反射的两束光再次通过分光镜后合成一束光，并由成像系统在CCD相机感光面形成两个叠加的像。由于两束光相互干涉，在CCD相机感光面会观察到明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的亮度取决于两束光的光程差，根据白光干涉条纹明暗度以及干涉条纹出现的位置解析出被测样品的相对高度。

现有的白光干涉仪等设备对半反半透的两束光的光程要求非常高，例如当采用LED光源时，相干长度太短。计算公式具体为：Lc＝λ²/△λ，其中，Lc为激光波长，△λ为激光光谱半高宽(FWHM)。当光程差(OPD)大于或等于激光的相干长度Lc时，不能发生干涉。另一方面，现有的马赫曾德尔干涉的同轴结构基于等光程的设计，但没有考虑装配公差和机械公差，在实际中往往无法调出等光程。藉此，相干长度太短叠加装配和机械公差，从而使得实验室无法自组装出对光程差要求非常高的白光干涉仪。

发明内容

本发明目的在于公开一种白光干涉系统，以弥补装配和机械公差所导致无法发生干涉的问题。

为达上述目的，本发明公开一种白光干涉系统，包括：

白光光源；

第一分束器，用于将所述白光光源的输入光束分成两路后输出至第一偏振分束器；且所述第一分束器与所述第一偏振分束器之间形成第一矩形光路结构，所述第一矩形光路结构的另外两顶点分别各设置有一个第一反射镜；

所述第一偏振分束器与第二偏振分束器、第二分束器及第二反射镜分设于第二矩形光路结构的四顶点；

所述第一偏振分束器与第三偏振分束器、第三分束器及第三反射镜分设于第三矩形光路结构的四顶点；

所述第一、第二及第三分束器为用于将入射光束分成一路透射光和一路反射光的同类型的一类分束器；

所述第一、第二及第三偏振分束器为用于透射P光并反射S光的同类型的二类分束器；

在所述第二矩形光路结构中，在所述第一偏振分束器与所述第二反射镜之间设置有所述第三偏振分束器；在所述第三偏振分束器与所述第二反射镜之间设置有第一反射式光程调节器，在所述第二分束器的正下方设置有通过上下移动来调节S光光程的第四反射镜；

在所述第二分束器的右侧设置有第二偏振片，所述第二偏振片用于将所述第二矩形光路中的P光和S光发生干涉后传输至第一图像传感器；