波长移相干涉仪的算法研究

叙述了波长移相干涉仪的基本原理,分析了其特点,对传统硬件移相干涉仪和波长移相干涉仪进行了比较,指出了它们的优缺点和应用范围.以美国New Focus公司的可调谐半导体激光器为例,简述了实现波长调谐的硬件.文中将波长移相干涉仪算法分成三类:加权多步波长移相算法、基于傅里叶变换的波长移相算法和多波长算法,对这三类算法进行了较详细的叙述和分析,指出了各自的优缺点和应用范围.基于傅里叶变换的波长移相算法,提出了结合差分运算的适合于台阶测量的新算法,克服了已有算法中需要参考基准和参考面的缺点,提高了算法的实用性.     

移相式点衍射干涉仪的几个关键技术

极紫外光刻技术作为下一代光刻技术的最佳候选技术,为了得到衍射极限的分辨率,光学系统的RMS波像差应小于其工作波长的1/14,约为1 nm,这对检测技术提出了前所未有的要求。本文以应用于极紫外光刻光学系统波像差检测中的移相式点衍射干涉仪为基础,对干涉仪中几个关键技术进行了讨论,并给出了相应的解决方法。     

移相式数字波面干涉仪中的几个技术问题

光学件波面测量在光学加工业中有着大量的需求,近年来相关测量技术发展非常迅速,其中移相技术是较典型的代表,发展日趋成熟并得到了广泛应用.以PG-15型平面干涉仪为硬件基础,采用移相技术,解决了其中移相值标定、相位解调、误差处理中的难点,研制了数字波面干涉仪.对干涉仪中的这几个关键技术问题进行了讨论,并给出了相应的解决方法.     

移相干涉仪环境振动自动测量系统

环境振动和半导体激光器输出扰动都会引起移相干涉仪(PSI)光学干涉场变化,为了评估环境振动对PSI的影响,在干涉仪内部,用两只光电管分别测量光学干涉场某点辐射功率的变化及半导体激光器输出功率的扰动,可析取移相干涉仪的环境振动信息。两路光电测量信号经单片机进行模数转换后由串行通信接口传输到PC机,通过可视化软件编程技术实现信号的图形化显示和环境振动信息的析取。     

用移相比相法动态测量莫尔条纹细分误差

采用移相比相法测量高精度测角仪的莫尔条纹细分器的细分误差获得很好效果,文中叙述了测量原理、测量精度和实测比对结果。     

红外移相干涉仪中移相器的非线性校正

本文介绍了一种应用于红外移相干涉仪的移相器的位移分段非线性校正方法.该装置由压电晶体微位移器PZT及其驱动电源和控制器组成,位移的非线性从校正前的9.6%降低到0.4%.     

纳米精度外差式激光干涉仪非线性误差修正方法研究

提出一种外差干涉非线性误差修正方法,采用混频技术将光频信号降低到通用数据采集系统频率响应范围内;采用高速数据采集板实现外差干涉测量信号和参考信号双通道同步实时采集;对采集数据进行光滑处理,滤除高阶非线性误差;解出位移量对应的相位差。试验结果表明,所提出的修正方法可以较好地修正双频激光干涉仪中存在的非线性误差,使外差干涉仪测量不确定度由原来的20nm降低到10nm。     

利用激光干涉仪修正仪器定位误差的方法

介绍了一种利用激光干涉仪修正测控仪器运动轴定位误差的方法,着重从误差数据采集、误差数据处理和误差修正软件的编写3个方面,阐述了误差修正方法的具体设计和实施过程。     

回转类精密刀具制造用芯轴定位系统及周期误差移相修正研究

针对齿轮滚刀这类精密回转刀具制造巾,对单项误差和总误差影响极大的关键工艺系统一芯轴一顶尖的接触变形进行了分析,生产实际和分析表明同转刀具的有些误差呈周期规律,对周期性误差进行分解,初步探讨了消减低频误差分量的办法。     

基于圆偏振光合成的动态干涉仪同步移相技术研究

动态干涉仪是一种高精度的测量仪器,为了研究动态干涉仪的同步移相技术,论文通过建立两束旋向相反的圆偏振光合成的数学模型,更加清晰的表现了合成光束的传播状态,分析了合成光束经过起偏器后其干涉图像相位与起偏器摆放角度的关系.以此为基础,设计动态干涉仪光路并搭建试验台,最终用四个CCD同步采集到四幅相位依次相差90°的干涉图像,实现对被测镜面的动态测量,为提高干涉仪测量结果的准确性奠定了基础.     

抗振型移相干涉仪中PZT移相器的改进

结合移相式干涉仪主动抗振技术,提出对普通PZT光学移相器进行机械结构的优化,改善其机械响应性能并保证有足够的位移量.作为机电反馈式干涉仪抗振系统的核心部件,改进后的PZT构件用于干涉仪的移相驱动,同时又用作光学相位调制器和振动补偿器.经移相干涉仪的在线测量,PZT移相器达到了1 000 Hz(振动幅度为λ/2)以上的时间响应速度并获得了6 μm左右的位移量,满足了干涉抗振系统的需要.     

激光跟踪仪转镜倾斜误差的标定及修正

为了提高激光跟踪仪的测量精度,分析了跟踪仪的几何结构误差,重点研究了其转镜倾斜误差的标定和修正方法。利用矢量分析和坐标转换相结合的方法建立了跟踪仪转镜倾斜误差模型,推导出了跟踪仪几何空间坐标修正公式,并基于自准直仪、多面棱体和可调反射镜建立了高精度误差标定装置。利用标定装置分析了误差标定方法,通过系统仿真研究了转镜倾斜误差对系统测角误差及最终坐标测量误差的影响。利用误差标定实验检测出的系统转镜倾斜误差约为4″,将其带入坐标修正公式,并与修正前的坐标进行了比对分析。对比结果显示,经误差修正后系统空间坐标测量误差可减小约2×10-6,验证了转镜倾斜误差标定和误差修正方法的有效性,表明利用该方法可在不改变系统硬件结构的基础上提高测量系统的测量精度。     

加权多步波长移相算法研究

波长移相干涉技术通过改变光源的波长实现移相,可以克服硬件移相引入的误差,同时原理上可以实现多组干涉信号的分离。主要应用于大尺寸干涉仪及需要分离多表面干涉信号的系统中。加权多步波长移相算法是其主要的算法,中心思想是通过时域加入合适的窗函数,抑制寄生信号,提出包含轮廓或厚度信息的有用信号。文中介绍其设计思想,进行算法设计,并对一光学件进行了测试和比对。     

用虚光栅移相莫尔条纹法测量小球面曲率半径

随着近代光学、光通信等领域的迅猛发展,光学元器件的微小化已成为一个重要的发展趋势.球面是微小光学元件常见的一种面形.研究了一种基于虚光栅移相莫尔条纹术测量小球面曲率半径的方法.实验以Askania环形球径仪配备的曲率半径为17.92mm的标准凸球面样板为例,利用干涉显微镜拍摄了一幅含有载频的被测球面非接触干涉图,通过运...     

基于光强自标定移相算法检测光学面形

考虑菲佐型波长移相干涉仪中波长可调谐激光器光强与调节电压之间的关系会对相位计算精度造成影响,本文提出了一种基于光强自标定的波长移相算法。首先,分析了波长可调谐激光器调节电压与输出光强之间的关系,建立了数学模型;然后,依据最小二乘判据,推导出了波长移相干涉仪的光强自标定移相算法。最后,实施了仿真实验,通过计算机生成背景光强具有一定变化的12幅干涉图,利用所提出的算法进行了相位恢复。结果表明,提出的算法可以很好地免疫激光器的光强变化,实现高精度的相位恢复。对口径为100mm的平面镜的测量结果显示RMS为0.005λ,PV为0.073λ。与ZYGO干涉仪测量结果的比较显示,两次测量面形的偏差RMS为0.0014λ,PV为0.022λ。得到的结果证明了算法的可行性及在菲佐型波长移相干涉仪中的实用性。     

时栅传感器直驱式误差自动标定与修正系统

针对研制时栅位移传感器过程中的误差标定环节,常规光栅传感器精度不满足要求的问题,采用激光干涉仪作为误差标定基准,自主研制了基于激光干涉仪的直驱式时栅角位移传感器误差自动标定与修正系统。利用时栅角位移传感器的多测头结构与误差曲线等间距周期性分布的特性,以一个对极的误差曲线重构传感器整周的误差曲线,采用多项式拟合算法构建了时栅角位移传感器的误差修正模型。实验结果表明,误差自动标定与修正系统可以快速、准确地对时栅角位移传感器进行自动误差标定与修正,修正后的时栅角位移传感器的整周误差达到±0.43″。     

移相式数字光学轮廓仪的研制

相移干涉技术是表面轮廓测量领域中得到了广泛应用的可实现高精度测量的技术方法.本文将相移干涉技术与上海光学仪器厂的6JA型干涉显微镜结合起来,研制成功了移相式数字光学轮廓仪,其测量范围0.5nm～1um,精度达到了σ＜0.05nm(Ra),σ＜0.7nm(P-V).由于相关技术的突破,该仪器可以对多种材料、多种轮廓形状的表面实现测量,并得到了较好的结果.     

用MJS双频激光干涉仪指导数控机床位置度误差的修正

介绍了利用MJS双频激光干涉仪的检测数据指导数控机床位置度误差修正的方法及应用实例 ,并讨论了补偿参数的合理选取     

用双频激光干涉仪实时修正阿贝误差的方法和实验

讨论了对机床及某些测量仪器的阿贝误差进行实时修正的的方法、原理和组成，同时介绍了验证该方法的实验装置及实测结果，在２．５ｍ的行程内，将最大１９．４μｍ的阿贝误差修正到１．６μｍ。     

多坐标测量机误差源及其修正

全面分析了多坐标测量机在使用中可能出现的误差因素及其影响。多坐标测量机的误差源可分为本机误差和非本机误差,环境因素与测量条件应由标准规定,一切与本机误差无直接关系的误差应由用户自己评定,最后以测杆弯曲的修正为例,对多坐标测量机的系统误差修正作了初步探讨。