移相式泰曼型CO_2激光干涉仪的研究

研究了移相式泰曼型红外干涉仪的工作原理以及仪器的整体设计,讨论了透射光学元件的材料选取问题,对仪器的扩束系统、成像系统进行了理论分析和设计,以及对光源和红外探测器等一些关键器件进行了设计分析。解决了红外干涉仪调试这一技术难点。测量了精磨粗糙平面和球面的面形,结果表明:粗糙平面的面形偏差为0.047λ(PV),而粗糙球面的面形偏差则为0.420λ(PV)(λ=10.6μm)。     

移相式泰曼-格林红外干涉仪调试技术

叙述了自行研制的移相式泰曼-格林红外干涉仪的工作原理.针对红外光不可见的特点,利用可见光和红外光的共光路调试技术,解决了精确定位红外光路的难题,设计出一套红外干涉仪的调整方案.分别对平面镜、精磨粗糙平面和精磨粗糙球面的面形进行了测试,并使用四步移相算法还原被测波面,给出了结果数据和二维等值图、三维立体图;所测平面镜和精磨粗糙平面的面形偏差为0.077λ(PV),精磨粗糙球面面形偏差为0.520λ(PV)(λ=10.6μm).结果表明:仪器干涉系统光学质量优于λ/25,重复性优于λ/200,(λ=10.6μm).     

移相式激光干涉仪抗振技术的研究进展

现代移相式激光干涉仪在光学表面检测和光学系统像质评价中得到广泛的应用,但移相干涉术容易受到环境振动的干扰,时域移相的采样准确性受到影响,难以达到高精度测量的目标。为了进行振动环境下的在线测量,必须采用有效的抗振技术,目前具有这种抗振功能的干涉测试技术日益受到重视。从移相干涉图的采集、干涉仪的光学结构、振动的探测与补偿等角度介绍了移相干涉仪抗振技术的研究进展。     

移相式泰曼-格林红外干涉仪及应用

研究了移相式红外泰曼-格林干涉仪，研制出光机电算一体化的仪器，仪器孔径为Φ30mm。编制了计算机软件，用于干涉图波面的拟合与红外光学系统成像质量的评价，所鳊软件与国际上同类软件的计算精度相当。介绍了红外干涉仪的多种应用：评价红外光学系统的像质，检测光学件精磨表面粗糙度、光盘基片面形的平整度。结果表明，仪器干涉系统光学质量优于λ／25，扩展不确定度优于λ／130，重复性优于λ／200(λ=10．6μm)。     

双波长激光干涉移相式测量长度技术研究

研究了应用移相干涉术测量新的一等量块的方法。对干涉图像进行多幅图的采样,由移相法计算量块测量面和与其研合的辅助平晶表面的波面面形,尤其研究了在量块干涉图中有阶跃不连续的波面复原运算的原理与技术,得到表征其表面的离散波差值,并给出量块工作面长度和长度变动量的测量结果。     

激光干涉仪无线测控的设计和实现

针对传统激光干涉仪需要手动调节光学部件问题,设计并开发了一种激光干涉仪无线测控系统,该系统可以无线调节激光干涉仪光学部件的位置。系统采用nRF2401无线射频技术,与传统的nRF2401运用相比,该系统采用奇偶校验和CRC校验的双重校验,提高无线射频传输数据的正确率。同时系统采用闭环控制,提高了激光干涉仪的精确度和稳定性,避免了光学部件的过量调节对激光干涉仪的损伤。     

632.8nm高精度移相菲佐干涉仪测量误差分析

为了满足高精度光学系统对光学元件纳米级的检测精度要求,提出了一种理论可实现纳米级测量的632.8nm移相菲佐干涉仪的设计方案。通过对检测凹面和凸面的632.8nm移相菲佐干涉仪的基本结构和测量原理的分析,指出影响干涉仪测量精度的几种主要误差:移相误差、几何结构误差、振动误差、探测器误差(非线性误差和量化误差)、光源误差(波长不稳定和强度不稳定)、空气扰动和折射率变化误差。通过对这些误差理论分析和模拟,量化了各误差对测量精度的影响,其中移相误差、几何误差、振动误差和空气折射率误差影响最为显著。根据测量精度要求和仿真结果,得到实现纳米级测量的干涉仪系统参数和环境参数设置要求。     

可见光移相点衍射干涉仪的测试误差分析

为了实现对极紫外光刻投影物镜非球面反射镜的超高精度检测,引入了可见光移相点衍射干涉仪,介绍了其工作原理,并采用自行设计的十三步移相算法和传统五步移相算法对可见光移相点衍射干涉仪的测试误差进行了详细的理论分析及仿真计算,分析结果证明了十三步算法优越性的同时,也给出了要实现干涉仪的超高检测精度应该限定的测试组件的性能参数。为了验证可见光移相点衍射干涉仪及十三步算法的切实可行性,搭建了原理实验装置,通过40次重复测量取平均值的方法获得被检元件面形。实验结果表明:十三步算法和五步算法的结果相近,但十三步算法的重复性优于五步算法。采用十三步算法,在所构建的实验装置上实现了RMS值优于λ/10 000(λ=632.8 nm)的检测重复性。     

可见光移相点衍射干涉仪的空气扰动误差分析

为了提高可见光移相点衍射干涉仪的测量精度,对空气扰动误差的分析以及有效的抑制是十分必要的。利用自行设计的十三步移相算法与传统的五步移相算法对空气扰动误差进行了理论分析与仿真计算,分析结果证明了新算法的优越性,并且通过对干涉仪的空气扰动误差的分析,最终得到了干涉仪工作的环境控制条件,如果采用十三步移相算法,保证空气温度变化控制在±0.005℃以内,压强变化控制在±1 Pa以内,水汽压变化控制在±5 Pa以内,温度梯度变化控制在0~0.01℃范围内,压强梯度变化控制在0~2 Pa范围内,最后再对多次测量结果取平均,则空气扰动误差引起的位相误差将在测量精度允许的范围内。在现有的实验条件下搭建了原理实验装置,实验结果表明:十三步算法和五步算法的结果相近,但十三步算法的重复性优于五步算法。采用十三步算法,在所构建的实验装置上实现了RMS值优于λ/10 000(λ=632.8 nm)的检测重复性。     

集成光学移相干涉仪的研制与性能表征

干涉仪是综孔径望远镜的核心器件,与传统的分立元件干涉仪相比,集成光学移相干涉仪结构紧凑,用于构建综合孔径望远镜能显著优化望远镜结构并提高系统稳定性。文中报道了二氧化硅基集成光学移相干涉仪的设计和制作,并给出了对这种器件主要性能的表征结果。研究结果表明,集成光波导制作技术可以保证干涉仪芯片上两个方向耦合器的耦合特性的一致性;器件的插入损耗优于1.8 dB,插入损耗均匀性优于0.1 dB;通过对MZ干涉仪插入损耗的测量估计了移相器的偏差,结果显示干涉仪中90 移相器的偏差大约为1.5 。分析表明,二氧化硅基光波导技术用于综合孔径望远镜用光干涉仪制作具有显著的优势。     

基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪

相移雅满横向剪切干涉仪非常适合于达到衍射极限的光束的波面检测。为了改进现有的在两路剪切光束中直接插入起偏器的相移雅满剪切干涉仪,提出了一种基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪。该剪切干涉仪利用雅满平板前后表面的反射进行分束并形成两路干涉光束,两路干涉光束分别通过剪切平板后偏振合束并进行偏振移相。它保持了常规雅满剪切干涉仪的光路结构,提高了剪切干涉图的对比度,不再存在插入起偏器引入测量误差的问题。构建了改进前、后的两种相移雅满双剪切干涉仪,并进行了相应的对比实验,实验结果很好地验证了基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪的实用性。     

基于FPGA的单频激光干涉仪高速相位检测器设计与实现

设计并实现了一种对正交信号进行高速相位检测的FPGA电路,并将其成功应用于自制单频激光干涉测长系统中。该电路主要采用CORDIC算法并使用流水线结构,同时为了矫正实际测量时正交信号存在的畸变,增加了信号修正处理部分。仿真和实验结果表明该电路稳定可靠,满足高速、高精度相位检测的需求。     

低锐度F—P干涉仪调谐的TEA CO2激光器

采用低锐度F-P干涉仪作为离功率脉冲TEA CO2激光器的输出耦合镜，并对该激光器的调谐特性进行了实验研究，结果表明，通过调节干涉仪的问题，这种结构的TEA CO2激光器可以很容易实现选带调谐输出。     

电子战装备干涉仪相位稳定性分析

立足于电子战装备工程设计与应用,对干涉仪测向体制电子战装备的相位稳定性进行了探索与分析,开展相关试验,结合试验数据进行了原因分析,提出部分预防与改进措施,以期改善系统性能,提高装备测向精度,并为同类工程设计应用提供一定参考。     

对包络变化及移相误差不敏感的宽带光八步移相算法

提出了一种用于测量微观表面三维形貌的宽带光八步移相算法.该算法通过定位宽带光干涉条纹的零相位差位置实现微观轮廓的测量.计算宽带光移相干涉信号中相邻采样点的相位差得到实际移相间隔,从而实现实际移相量的在线标定以及移相误差的校正.分析了倾斜SiC平面的移相干涉条纹,计算结果的标准均方差为1.646 nm,与不存在移相误差时的计算结果吻合.宽带光八步移相算法对干涉包络的变化不敏感,能够抑制移相误差,是一种实用、高精度的微观表面轮廓测量方法.     

提高相位干涉仪测向精度与改善测角范围的探讨

简单介绍单基线相位干涉仪测向的基本原理，针对其测向范围与测向精度的矛盾，利用多基线相位干涉仪即可解决这一矛盾，既能增大测向范围，又可以达到高的测向精度，关键在于如何解相位模糊问题，文章给出一种解模糊的方法。     

光程差倍增的纳米级精度激光干涉仪

介绍了一种新型的纳米级精度位移测量激光干涉仪。提出了耦合差动干涉的新方法。通过对光程差进行倍增 ,提高了干涉仪的分辨率和稳定性。该干涉仪结构简洁紧凑 ,光路布局对称性好 ,不存在死光程 ,容易装调 ,符合阿贝原则和结构变形最小原则 ,在 10 mm (可以扩展至 50 mm )测量范围内 ,获得了λ/16 0 0的分辨率和纳米级的测量精度。     

微表面形貌大视场检测相移显微干涉仪研制

基于相移干涉术,研制了立式大视场Mirau相移显微干涉仪,它包括干涉成像和照明系统、竖直方向上的压电陶瓷传感器(PZT)微位移系统、被测面的两维扫描系统、图像采集和处理系统,是无限筒长显微镜结构和Mirau干涉结构的叠加。大视场表面形貌通过多孔径扫描拼接实现。单片机串口控制电路控制电控平移台的精确位移,实现了被测面的两维扫描,最小的横向位移为0.039μm,扩展后的视场达到12.5mm×12.5mm。测量了光纤连接器端面的表面形貌,重复测量精度小于2nm。     

用于纳米测量的集成化单频激光干涉仪

研究了一种基于偏振光的集成式单频激光干涉仪。利用偏振光学变换方法,实现了干涉仪的光学4细分结构,提高了测量灵敏度;构建4路正交探测结构,实现了干涉仪的无源偏振调制,扩大了干涉仪测量范围;采用光路集成化的设计方法,实现了一体化干涉仪光路集成。对激光干涉仪进行振动测量实验研究,结果表明,静态位移测量误差小于±0.3 nm,振动测量的分辨率达10 pm/Hz1/2;上述集成单频激光干涉仪具有测量精度高、稳定性好、动态范围宽、受环境影响小等优点,可被广泛用于纳米测量的各个领域。