光学精密检测技术第八讲_ppt课件

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1、光学精密检测技术与检测仪器中国科学院大学2015年10月13日张文喜光学精密检测技术与检测仪器系列八激光PBS棱镜M1M2成像镜滤波孔像面1/2波片1/4波片1/4波片1/4波片检偏器移相干涉仪偏振调制——4D动态干涉仪波片琼斯矩阵移相干涉仪偏振调制——4D动态干涉仪波片琼斯矩阵移相干涉仪偏振调制——4D动态干涉仪波片琼斯矩阵移相干涉仪偏振调制——4D动态干涉仪偏振片琼斯矩阵移相干涉仪偏振调制——4D动态干涉仪ABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDAAAAAAAAABBBBBBBBBCCCCCCCCCDDDDDDDDDABCD偏振调制——4

2、D动态干涉仪移相干涉仪动态干涉测量——空间移相干涉仪优点：瞬时测量能够有效抑制震动对测量结果的影响；能够对大口径、长焦距的系统进行测量。缺点：没有抑制大气湍流对测量结果的影响；空间相移用四个相邻点的偏振移相表示一个点的加工精度，数据可信度低，特别对大孔径光学镜面。ABCD移相干涉仪ESDI斐索干涉仪移相干涉仪↓气流对干涉图的影响风扇及送风机可以用来减小操作环境中的局部温差。然而，设置不当的风扇会造成气流干扰以及震动干扰。气流干扰会使局部区域内空气密度不均匀，对测量光束引起局部偏折，改变了测量波面，影响了测量结果。必须避免气流造成的干涉条纹不规则扰动。如果温度的空间梯度大，也

3、会产生明显的气流影响。有条件最好在恒温室内再布置一个小房间，以减少外界温度的变化影响。影响测量结果的外界因素气流影响测量结果的外界因素气流振动可能由很多原因产生：支撑不够刚性的地板、声波、其它设备(风扇、空调或远处的车床、马路上的汽车等)、人的活动等等。振动是最难控制的环境问题。理论上，最好是将仪器放在一块混凝土浇注的地基上使用，这样会大大衰减大幅的振动。小幅的振动，例如由人员活动造成的震动，可以通过防震系统隔离。环境震动对干涉仪的影响，在于它在两相干波面之间引入了随机的位相变化，主要表现为干涉条纹出现抖动现象，从而造成条纹模糊。影响测量结果的外界因素振动从下图可以看出，将

4、干涉图调到三根条纹(下图左)，当没有环境震动时，测得的波面是连续光滑的(下图中)；当引入环境震动时，测得的波面中出现与干涉条纹方向一致的波动，且波动的频率正好是干涉条纹频率的2倍(下图右)。如果将干涉图尽量调整到零条纹时，则波面将不出现波动。所以，为了抑制环境震动的影响，在移相干涉测量时，应尽量将干涉图调整到零条纹再进行测量。影响测量结果的外界因素振动减振一般可以使用气垫光学平台，另外还有多种方法:地基隔离减震、橡胶剪切减震脚、软垫与大理石联合减震、干涉腔刚性固化减震等都可以使用，如右图。根据不同的环境条件可以使用其中一种或两种以上组合。影响测量结果的外界因素振动距离干涉测

5、量光源参考面探测器L1L2双频干涉测量基础L1’距离距离干涉测量双频干涉测量基础双频激光光源双频干涉测量基础塞曼效应双频激光器双纵模激光器基于双折射晶体的双频激光器声光移频双频激光器移频器的基频：20M-200M稳定差频最小：10KHzCCD帧频：<10KHz频差高帧频低高性能低差频移频技术全视场外差干涉仪光电院研制出高性能低差频声光移频器，各项技术指标远优于现有技术水平，能够满足各类全视场外差探测需求。技术指标国外厂家国内厂家自研稳定拍频频率100Hz1kHz3Hz频率稳定度10ppm30ppm0.1ppm谐波-40dB-15dB-70dB相位噪声-----110dBc设

6、计拍频实测拍频频率实测相噪实测三次谐波3Hz2.987±0.004Hz-110dBc-70dB10Hz9.963±0.003Hz-117dBc-73dB高性能低差频移频技术全视场外差干涉仪机械高精度移相技术难度大；离焦误差环境适应性差，应用领域受到限制；点衍射干涉仪Fizeau干涉仪Twyman-Green干涉仪传统干涉仪全视场外差干涉仪重复测量精度RMS:2λ/10000全视场外差马赫曾德干涉仪实测干涉数据立方体马赫曾德干涉仪全视场外差干涉仪重复测量精度RMS:4λ/10000全视场外差点衍射干涉干涉仪点衍射干涉仪全视场外差干涉仪动态干涉仪全视场外差干涉仪直流测量系统，具

7、有直流光平和电平零漂的弊端。双频测距仪干涉仪单频测距干涉仪基本光路双频测距仪干涉仪f1-f2f1±△ff测=(f1±△f)-f2f参=f1-f2M1M2M3M4f测=(f1±△f)-f2sp原理框图双频测距仪干涉仪数据分析双频测距仪干涉仪数据分析双频测距仪干涉仪从激光干涉仪的技术发展看，目前国外激光干涉仪产品主要有三种形式：1、基于纵向塞曼效应的双频激光干涉仪：以Agilent、Exell等公司的产品为代表，属于交流干涉系统。由于受到模牵引效应的影响，这种系统的测量速度受到限制，最大测量速度为：1000mm/s。2