環(huán)形擴展光源干涉系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種利用環(huán)形光源作為擴展光源的干涉系統(tǒng)，屬于干涉儀領域。
【背景技術】
[0002]干涉現(xiàn)象是光的波動性的最嚴格、最有效的證明，這個現(xiàn)象是由于兩束或多束光的重疊，使能量體密度在空間上規(guī)則分布的結果。光干涉測量方法作為檢測高精密光學元件和系統(tǒng)的最傳統(tǒng)、有效手段之一，已大量的應用于科學研究與工業(yè)生產(chǎn)之中。在實際使用過程中，現(xiàn)階段干涉儀大多采用激光器作為照明光源，而激光器具有極強的時間和空間相干性，因此，在干涉檢測過程中，并不需要考慮干涉腔長的限制，就可以使干涉條紋具有良好的對比度，并且隨著電子與計算機技術的發(fā)展，產(chǎn)生的位相干涉檢測技術，使測量極限由傳統(tǒng)的λ/10提高了一個數(shù)量級以上，且具有很高的重復性。然而，正是由于激光具有的高度相干性，它雖然降低了干涉儀的使用難度，但由于光學干涉的極端靈敏性，在光學元件加工過程中產(chǎn)生的微觀坑點等缺陷與元件表面污染所產(chǎn)生的散射光會發(fā)生相干疊加，在干涉圖中會出現(xiàn)許多牛眼環(huán)或靶心等相干噪聲，它們在一定程度上改變了干涉圖的空間結構，從而引起了被測面面型或波前形狀的測量誤差。
[0003]商用干涉儀通常采用低時間相干光源或白光作為干涉儀的光源，或在成像系統(tǒng)中加旋轉散射屏以降低光源的相干性。但是這種光源仍然存在相干噪聲。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術的不足，解決好現(xiàn)有技術的問題，彌補現(xiàn)有目前市場上現(xiàn)有產(chǎn)品的不足。
[0005]本實用新型提供了一種環(huán)形擴展光源干涉系統(tǒng)，主要包括激光器、全息光學元件、聚焦透鏡、空間濾波器、散射屏、分光鏡、準直透鏡、平面反射鏡、成像透鏡和計算機，所述激光器后側依次設置全息光學元件、聚焦透鏡、空間濾波器、散射屏、分光鏡、準直透鏡和平面反射鏡，所述成像透鏡與分光鏡相對而設，成像透鏡的法線方向與激光方向垂直。
[0006]優(yōu)選的，上述按照激光器的激光方向依次設置激光器、全息光學元件、聚焦透鏡、空間濾波器、散射屏、分光鏡、準直透鏡和平面反射鏡，待測鏡設置在準直透鏡和平面反射鏡之間。
[0007]優(yōu)選的，上述干涉系統(tǒng)還包括(XD，CXD設置在成像透鏡后側，所述計算機分別與全息光學元件和CXD相連。
[0008]優(yōu)選的，上述全息光學元件設置聚焦透鏡的前焦平面上，所述空間濾波器設置在聚焦透鏡的后焦平面上。
[0009]優(yōu)選的，上述計算機與全息光學元件之間設置有掩模板。
[0010]與傳統(tǒng)點光源的對比實驗結果表明:環(huán)形光源能在保持干涉條紋對比度的同時，有效抑制相干噪聲，環(huán)形光源模式下系統(tǒng)的本征噪聲峰谷值小于點光源模式，約為傳統(tǒng)點光源的64%，且沒有明顯的“牛頓環(huán)”噪聲；環(huán)形光源模式下的測量重復性和測量精度都高于點光源模式，從而提高了干涉系統(tǒng)的測量精度。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型結構示意圖；
[0012]圖2a為本實用新型本征噪聲功率譜密度示意圖；
[0013]圖2b為本實用新型本征噪聲系統(tǒng)信噪比示意圖。
[0014]附圖標記:1_激光器；2_全息光學元件；3_聚焦透鏡；4_空間濾波器；5_散射屏；6-分光鏡；7_準直透鏡；8_待測鏡；9_平面反射鏡；10_成像透鏡；11_C⑶；12_計算機；13-掩模板。
【具體實施方式】
[0015]為了便于本領域普通技術人員理解和實施本實用新型，下面結合附圖及【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0016]如圖1所示，本實用新型提供的環(huán)形擴展光源干涉系統(tǒng)，主要包括激光器1、全息光學元件2、聚焦透鏡3、空間濾波器4、散射屏5、分光鏡6、準直透鏡7、平面反射鏡9、成像透鏡10和計算機12，激光器I后側依次設置全息光學元件2、聚焦透鏡3、空間濾波器4、散射屏5、分光鏡6、準直透鏡7和平面反射鏡9，成像透鏡10與分光鏡6相對而設，成像透鏡10的法線方向與激光方向垂直。
[0017]按照激光器I的激光方向依次設置激光器1、全息光學元件2、聚焦透鏡3、空間濾波器4、散射屏5、分光鏡6、準直透鏡7和平面反射鏡9，待測鏡8設置在準直透鏡7和平面反射鏡9之間。
[0018]此外，該干涉系統(tǒng)還包括(XD11，CXDll設置在成像透鏡10后側，計算機12分別與全息光學元件2和CCDll相連。全息光學元件2設置聚焦透鏡3的前焦平面上，空間濾波器4設置在聚焦透鏡3的后焦平面上。計算機12與全息光學元件2之間設置有掩模板13。
[0019]本實用新型提供的環(huán)形擴展光源干涉系統(tǒng)通過計算機12控制將編碼好的計算全息圖在繪圖儀器上成圖，然后制作掩模板13，利用掩模板13將全息干板曝光后處理得到全息光學元件2。將全息光學元件2放置在激光器I和聚焦透鏡3之間，如圖1所示，使全息光學元件2處在聚焦透鏡3的前焦面上，則在聚焦透鏡3的后焦面附近產(chǎn)生衍射形成的環(huán)形光源。在焦平面處放置空間濾波器4，濾除零級和負一級衍射，只讓正一級衍射(環(huán)形光源)通過。在空間濾波器4后放置散射屏5，即形成了環(huán)形的擴展光源的干涉系統(tǒng)。
[0020]使用本實用新型，在傳統(tǒng)點光源和環(huán)形光源模式下分別進行干涉測量，在兩種模式下測得系統(tǒng)的本征噪聲功率譜密度(DSP)和信噪比，如圖2(a)和圖2(b)所示?？梢?，與傳統(tǒng)點光源干涉儀相比，環(huán)形光源有效地抑制了相干噪聲，將系統(tǒng)的平均信噪比從點光源的5.2dB提高到了 8.6dBo
[0021]與傳統(tǒng)點光源的對比實驗結果表明:環(huán)形光源能在保持干涉條紋對比度的同時，有效抑制相干噪聲，環(huán)形光源模式下系統(tǒng)的本征噪聲峰谷值小于點光源模式，約為傳統(tǒng)點光源的64%，且沒有明顯的“牛頓環(huán)”噪聲；環(huán)形光源模式下的測量重復性和測量精度都高于點光源模式，從而提高了干涉系統(tǒng)的測量精度。
[0022]以上所述之【具體實施方式】為本實用新型的較佳實施方式，并非以此限定本實用新型的具體實施范圍，本實用新型的范圍包括并不限于本【具體實施方式】，凡依照本實用新型之形狀、結構所作的等效變化均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種環(huán)形擴展光源干涉系統(tǒng)，其特征在于:所述干涉系統(tǒng)主要包括激光器(1)、全息光學元件(2)、聚焦透鏡(3)、空間濾波器(4)、散射屏(5)、分光鏡￠)、準直透鏡(7)、平面反射鏡(9)、成像透鏡(10)和計算機(12)，所述激光器(I)后側依次設置全息光學元件(2)、聚焦透鏡(3)、空間濾波器(4)、散射屏(5)、分光鏡￠)、準直透鏡(7)和平面反射鏡(9)，所述成像透鏡(10)與分光鏡(6)相對而設，成像透鏡(10)的法線方向與激光方向垂直。2.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)形擴展光源干涉系統(tǒng)，其特征在于:按照激光器(I)的激光方向依次設置激光器⑴、全息光學元件(2)、聚焦透鏡(3)、空間濾波器(4)、散射屏(5)、分光鏡￠)、準直透鏡(7)和平面反射鏡(9)，待測鏡(8)設置在準直透鏡(7)和平面反射鏡(9)之間。3.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)形擴展光源干涉系統(tǒng)，其特征在于:所述干涉系統(tǒng)還包括CCD(II),CCD(II)設置在成像透鏡(10)后側，所述計算機(12)分別與全息光學元件(2)和CCD(Il)相連。4.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)形擴展光源干涉系統(tǒng)，其特征在于:所述全息光學元件(2)設置聚焦透鏡(3)的前焦平面上，所述空間濾波器(4)設置在聚焦透鏡(3)的后焦平面上。5.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)形擴展光源干涉系統(tǒng)，其特征在于:所述計算機(12)與全息光學元件(2)之間設置有掩模板(13)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種環(huán)形擴展光源干涉系統(tǒng)，主要包括激光器(1)、全息光學元件(2)、聚焦透鏡(3)、空間濾波器(4)、散射屏(5)、分光鏡(6)、準直透鏡(7)、平面反射鏡(9)、成像透鏡(10)和計算機(12)，所述激光器(1)后側依次設置全息光學元件(2)、聚焦透鏡(3)、空間濾波器(4)、散射屏(5)、分光鏡(6)、準直透鏡(7)和平面反射鏡(9)，所述成像透鏡(10)與分光鏡(6)相對而設，成像透鏡(10)的法線方向與激光方向垂直。與傳統(tǒng)點光源的對比實驗結果表明：環(huán)形光源能在保持干涉條紋對比度的同時，有效抑制相干噪聲，環(huán)形光源模式下系統(tǒng)的本征噪聲峰谷值小于點光源模式，約為傳統(tǒng)點光源的64％，且沒有明顯的“牛頓環(huán)”噪聲；環(huán)形光源模式下的測量重復性和測量精度都高于點光源模式，從而提高了干涉系統(tǒng)的測量精度。
【IPC分類】G01B9/021
【公開號】CN204902767
【申請?zhí)枴緾N201520276831
【發(fā)明人】林永東
【申請人】林永東
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年4月28日