[发明专利]基于正交双光栅的同步相移共光路干涉检测装置及检测方法

摘要

基于正交双光栅的同步相移共光路干涉检测装置及检测方法，属于光学干涉检测领域，本发明为解决现有光学相移干涉检测方法操作复杂困难，且需要高质量λ/4波片，成本高，测量精度低的问题。本发明方案：光源发射的光束经偏振片入射至准直扩束系统的光接收面，经该准直扩束系统准直扩束后的出射光束经过两个λ/4波片、待测物体及矩形窗口后入射至第一透镜，经第一透镜汇聚后的出射光束通过由一维周期幅度光栅和一维周期相位光栅组成的双光栅后入射至第二透镜，经第二透镜透射后的衍射光束入射至四象限偏振片组，该四象限偏振片组的出射光束由图像传感器接收，图像传感器的图像信号输出端连接计算机的图像信号输入端，并获取待测物体的相位分布。

主权项

一种基于正交双光栅的同步相移共光路干涉检测装置，它包括光源(1)，其特征在于：它还包括偏振片(2)、准直扩束系统(3)、两个λ/4波片(4)、待测物体(5)、矩形窗口(6)、第一透镜(7)、一维周期幅度光栅(8)、一维周期相位光栅(9)、第二透镜(10)、四象限偏振片组(11)、图像传感器(12)和计算机(13)，其中λ为光源(1)发射光束的光波长，一维周期幅度光栅(8)和一维周期相位光栅(9)组成双光栅，一维周期幅度光栅(8)和一维周期相位光栅(9)按光栅线方向正交放置；光源(1)发射的光束经偏振片(2)入射至准直扩束系统(3)的光接收面，经该准直扩束系统(3)准直扩束后的出射光束经过两个λ/4波片(4)、待测物体(5)及矩形窗口(6)后入射至第一透镜(7)，经第一透镜(7)汇聚后的出射光束通过由一维周期幅度光栅(8)和一维周期相位光栅(9)组成的双光栅后入射至第二透镜(10)，经第二透镜(10)透射后的衍射光束入射至四象限偏振片组(11)，该四象限偏振片组(11)的出射光束由图像传感器(12)的光接收面接收，图像传感器(12)的图像信号输出端连接计算机(13)的图像信号输入端；以光轴的方向为z轴方向建立xyz三维直角坐标系，所述矩形窗口(6)沿垂直于光轴的方向设置，并且沿x轴方向均分为两个小窗口；两个λ/4波片(4)均与矩形窗口(6)平行设置、且位于同一个平面内，所述两个λ/4波片(4)沿x轴方向并行等间距排布；第一透镜(7)和第二透镜(10)的焦距都为f；矩形窗口(6)位于第一透镜(7)的前焦面上；所述由一维周期幅度光栅(8)和一维周期相位光栅(9)组成的双光栅位于第一透镜(7)的后焦面上并且位于第二透镜(10)的前焦面上；图像传感器(12)位于第二透镜(10)的后焦面上；一维周期幅度光栅(8)的周期d与矩形窗口(6)沿x轴方向的长度L之间满足关系：d＝2λf/L；一维周期相位光栅(9)的周期dphase与矩形窗口(6)沿y轴方向的宽度W之间满足关系：dphase≤2λf/W。