光干涉在光学元件面形测量中的应用

《光干涉在光学元件面形测量中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第2期物理测试Vo1．24。No．22006年3月PhysicsExaminationandTestingMar．2006光干涉在光学元件面形测量中的应用王占芹，于瀛洁(上海大学精密机械工程系，上海200072)摘要：干涉计量技术由于能进行全场测量、非接触、精度和灵敏度高等特点在生产和研究中得到了广泛的应用。很多情况下，被测物理量和光学位相直接相关。本文从基本概念出发，介绍了光、光程、光程差和位相，对应用位相测量光学元件面形的原理做了详细的阐述，并简要列举了现在求取位相常用的方法：时间相移法、空间相移法、

2、载波条纹的Fourier变换法和载波条纹的时域法。关键词：光程差；位相；干涉；相移中圈分类号：TB133文献标识码：B文章编号：1001—0777(2006)02-0035-04ApplicationofLightInterferenceintheMeasurementofOpticalElementSurfaceWANGZhan—qin。YUYing—jie(DepartmentofPrecisionMechanicalEngineering，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China)Abstract：Light，opt

3、icalpath，opticalpathdifference，andphaseandtheprincipletOmeasurethesurfaceofopticalelementbasedonphaseareintroduced．ThemethodstOacquirephaseareillustratedincludingTemporalphase-shiftingmethod，Spatialphase-shiftingmethod，Spatialcarrierphase-shiftingmethodandFouriertransformmethod．Keyw

4、ords：opticalpathdifference；phase；interference；phaseshift随着激光器的问世，干涉理论焕发出新的青春传播方向是垂直的电磁波称之为横波；二者一致的活力，干涉计量技术以其精度和灵敏度高，非接触和是纵波，干涉测量用的一般是横波(图1)。全场测量等特点得到了广泛的应用，其中光干涉用于光学元件面形测量是其主要应用之一。干涉信号包括幅值和位相信息，后者蕴涵着物体的三维信息，所以比幅值信息更重要。1981年Oppenheim和Lira[1]证明了位相信息的重要性。几十年过去了，干涉计量技术蓬勃发展，有很多优秀的科研成果发表

5、，但是位相是什么，它是怎样反应物体三维信息的圈1平面筒诣电磁波(横波)这一基本概念却很少有文章做系统的阐述。为此，Fig．1Planesimpleharmonicelectromagnetic本文从基本概念出发对光干涉在光学元件面形测量wave(trB]~vel'sewave)中的应用做了系统的论述。1．2光波的数学模型1基本原理由麦克斯韦和物质方程组可以求解出光场多种1．1光基础知识[。-形式的解，在面形测量中，一般用平面简谐波，其他光是一定波段范围的电磁波，人眼能够感知波波均可由它合成。设光沿方向传播：长在400~700am左右的可见光。当光与物质相互三角

6、形式：E=Acos(kz-wt)(1)作用时，只有电矢量对光检测器起作用，所以只考虑复指数形式：E=Aexp[i(kz-oJt])(2)电场，此时就用电矢量E代表光矢量。振动方向与波矢量：k=2~／A=oJ／v作：t筒介：王占芹(1977-)，女，硕士生；gJ-n~!lcmwanglaoer(~163．conl，修订日期：2005-09-06维普资讯http://www.cqvip.com36物理测试第24卷式中，A为振幅矢量，表示波的偏振方向和大小，(kzI一(E·E)一[(E1+E2)·(E+E2)]一∞￡)为位相，表示波在不同时刻空问各点沿方向一A：+A

7、；+2A1·A2cosz~的振动状态；∞为角速度；在某一固定时刻，位相是一I1+I2+I12(4)深度值的因变量。一[(忌1一k2)·r+Qo-)一(∞1一O．,12)·￡_j由欧拉公式知(1)是(2)的实数部分，这种代替(4)式表明该点的合振动有3部分组成：I、Iz只是形式上的，目的是使计算简化。另外，面形测量是两振动各自在该点产生的强度，形成均匀的背景中只关心光场的空间分布，故仅研究某时刻光波在光；I是干涉项，含有位相信息，由推出产生空问的分布，即：干涉的必要条件：～(1)频率相同，否则两光波频率差引起相位E=Aexp(ikz)(3)1．3光程、光程差及与

8、位相之间的关系随时间迅速变化，将使I一