[发明专利]用于检测微小球面三维形貌的相移式衍射干涉测量仪及测量方法

摘要

用于检测微小球面三维形貌的相移式衍射干涉测量仪及测量方法，属于空间物体三维形貌的光学检测技术领域。它解决了传统对微小球面的检测手段存在的单次测量检测范围小及参考面理想球面制造困难的问题。本发明装置包括短相干激光器、二分之一波片、起偏器、第一四分之一波片、第二四分之一波片、直角延迟棱镜、偏振分光镜、检偏器、光纤耦合器、单模单芯光纤、直角移相棱镜、汇聚透镜、针孔片、刀口反射镜、显微物镜、大尺寸CCD和计算机；本发明方法通过上述装置形成的光路，调节被测微小球进行旋转，获得相应的微小球形貌参数，实现微小球面的形貌检测。本发明适用于微小球面三维形貌的检测。

主权项

一种用于检测微小球面三维形貌的相移式衍射干涉测量仪，其特征在于：它包括短相干激光器(1)、二分之一波片(2)、起偏器(3)、第一四分之一波片(4‑1)、第二四分之一波片(4‑2)、直角延迟棱镜(5)、偏振分光镜(6)、检偏器(7)、光纤耦合器(8)、单模单芯光纤(9)、直角移相棱镜(10)、汇聚透镜(12)、针孔片(13)、刀口反射镜(14)、显微物镜(15)、大尺寸CCD(16)和计算机(17)，短相干激光器(1)的出射激光束经二分之一波片(2)和起偏器(3)形成偏振光，该偏振光入射至偏振分光镜(6)后被分为两束，其中透射光束经第二四分之一波片(4‑2)后入射至直角移相棱镜(10)，该直角移相棱镜(10)反射的光束作为参考光束入射至第二四分之一波片(4‑2)，经第二四分之一波片(4‑2)透射后入射至偏振分光镜(6)，经偏振分光镜(6)的反射光束经第一四分之一波片(4‑1)入射至直角延迟棱镜(5)，该直角延迟棱镜(5)反射的光束作为测量光束入射至第一四分之一波片(4‑1)，经第一四分之一波片(4‑1)透射后入射至偏振分光镜(6)，所述参考光束和测量光束在偏振分光镜(6)上会合后入射至检偏器(7)，经该检偏器(7)形成线偏振光，该线偏振光通过光纤耦合器(8)耦合后进入单模单芯光纤(9)，在单模单芯光纤(9)的出射端形成近似球面波，该近似球面波发射至汇聚透镜(12)，经该汇聚透镜(12)透射后形成高斯光束，该高斯光束汇聚至针孔片(13)的针孔处，经针孔片(13)衍射后获得理想球面波；该理想球面波的二分之一被刀口反射镜(14)反射到大尺寸CCD(16)上作为参考光束，该理想球面波的另外二分之一经显微物镜(15)汇聚到被测微小球面上，经被测微小球表面反射的反射光束沿原光路返回、并汇聚至针孔片(13)，经针孔片(13)反射的反射光被刀口反射镜(14)反射到大尺寸CCD(16)上作为测量光束，大尺寸CCD(16)的信号输出端连接计算机(17)的信号输入端。