基于Zemax干涉仪建模的环形光源误差分析.pdf

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1、第42巷第2期光电工程V01.42.NO.22015年2月Opto—ElectronicEngineeringFeb.2015文章编号:1003—501X(2015)02—0084—05基于Zemax干涉仪建模的环形光源误差分析徐燕,吴永前,李世芳,万勇建,侯溪(中国科学院光电技术研究所,成都610209)摘要:目前影响高精度干涉仪测量精度的一个重要因素是系统的相干噪声,为了提高干涉检测精度,必须抑制系统的相干噪声。环形光源作为一种抑制相干噪声的有效手段已被广泛应用工程实践。本丈利用Zemax干涉仪建模分析了环形光源不同环

2、半径对干涉测量精度影响,并分析了在一定环半径下,随着干涉腔长的增加,对干涉测量结果的影响。仿真分析结果表明,随着环形光源环半径的增加,干涉测量结果的系统误差增大,在同一环半径下,随着干涉腔长的增加,干涉测量的系统误差增大。关键词:环形光源;相干噪声;误差分析中图分类号:0436文献标志码:Adoi:lO.3969/j.issn.1003—501X.2015.02.014ErrorAnalysisofRingSourceBasedonZEMAXInterferometerModelXUYan,WUYongqian,LIShi

3、fang,WANY0n西ian,HOUXi(InstituteofOpticsandElectronics,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610209,China)Abstract:Oneofthemostimportantfactorsforinfluencinginterferometermeasurementaccuracyiscoherentnoiserecently.Toimprovemeasurementaccuracy,thecoherentnoiseofinterferom

4、etricsystemshouldbereducedefectively.RinglightsourceasanefectivemeanstOsuppressthecoherentnoisehasbeenwidelyusedinengineeringpractice.Inthispaper,withdiferentringradius,theinterferencemeasurementaccuracyisanalyzedbasedoninterferometermode1.Andtheinfluenceofinterfe

5、rencemeasurementresultsincreaseinacertainringradius,alongwiththeincreaseofinterferencecavitylength.Simulationresultsshowthat,withtheincreaseoftheringlightsourceringradius,thesystemerrorofmeasurementresultsincreasewiththeincreaseoftheringradius,inthesameringradius,

6、withcavitylengthbelonger,thesystemerrorofmeasurementisgreater.Keywords:ringsource;coherentnoise;erroranalysis0引言当前,系统的相干噪声是影响高精度干涉仪测量精度的重要因素。相干噪声主要是由于光学元件的缺陷(如灰尘、凹陷、伤痕和气泡等)引起的不期望的反射和衍射形成的干涉条纹如“牛顿环”或“靶心”[1-2]。这种相干噪声会导致干涉图像质量下降,降低系统传递函数,从而影响测量精度。为此,Zygo公司率先提出采用环形光源技

7、术抑制干涉仪的相干噪声,取得了显著效果,并应用于商用干涉仪Verifire和GPI系列中。环形光源能有效抑制干涉仪的相干噪声,同时保持干涉条纹的对比度,较其他方法具有显著优势。收稿日期:2014—08-22;收到修改稿日期:2014—12—13基金项目:国家自然科学基金资助项M(61108045)作者简介:徐燕(1985一),女(汉族),四川成都人。硕士,主要研究工作是光学检'侧与光学设计。E-mail:kelly0498@163lc0。通信作者:吴永前(1977一),男(汉族),内蒙古集宁人。副研究员,主要从事高精度光学

8、检测技术研究。E-mail:wuyongqian@ioe·ac·。“。hLtp://WWWgdgc0cCVI第42卷第2期徐燕,等:基于Zemax干涉仪建模的环形光源误差分析85国内外学者对环形光源抑制相干噪声原理及产生方法做过大量研究,但是环形光源作为一种离轴光源,对干涉测量结果产生的系统误差却鲜有报

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1、第42巷第2期光电工程V01.42.NO.22015年2月Opto—ElectronicEngineeringFeb.2015文章编号:1003—501X(2015)02—0084—05基于Zemax干涉仪建模的环形光源误差分析徐燕,吴永前,李世芳,万勇建,侯溪(中国科学院光电技术研究所,成都610209)摘要:目前影响高精度干涉仪测量精度的一个重要因素是系统的相干噪声,为了提高干涉检测精度,必须抑制系统的相干噪声。环形光源作为一种抑制相干噪声的有效手段已被广泛应用工程实践。本丈利用Zemax干涉仪建模分析了环形光源不同环

2、半径对干涉测量精度影响,并分析了在一定环半径下,随着干涉腔长的增加,对干涉测量结果的影响。仿真分析结果表明,随着环形光源环半径的增加,干涉测量结果的系统误差增大,在同一环半径下,随着干涉腔长的增加,干涉测量的系统误差增大。关键词:环形光源;相干噪声;误差分析中图分类号:0436文献标志码:Adoi:lO.3969/j.issn.1003—501X.2015.02.014ErrorAnalysisofRingSourceBasedonZEMAXInterferometerModelXUYan,WUYongqian,LIShi

3、fang,WANY0n西ian,HOUXi(InstituteofOpticsandElectronics,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610209,China)Abstract:Oneofthemostimportantfactorsforinfluencinginterferometermeasurementaccuracyiscoherentnoiserecently.Toimprovemeasurementaccuracy,thecoherentnoiseofinterferom

4、etricsystemshouldbereducedefectively.RinglightsourceasanefectivemeanstOsuppressthecoherentnoisehasbeenwidelyusedinengineeringpractice.Inthispaper,withdiferentringradius,theinterferencemeasurementaccuracyisanalyzedbasedoninterferometermode1.Andtheinfluenceofinterfe

5、rencemeasurementresultsincreaseinacertainringradius,alongwiththeincreaseofinterferencecavitylength.Simulationresultsshowthat,withtheincreaseoftheringlightsourceringradius,thesystemerrorofmeasurementresultsincreasewiththeincreaseoftheringradius,inthesameringradius,

6、withcavitylengthbelonger,thesystemerrorofmeasurementisgreater.Keywords:ringsource;coherentnoise;erroranalysis0引言当前,系统的相干噪声是影响高精度干涉仪测量精度的重要因素。相干噪声主要是由于光学元件的缺陷(如灰尘、凹陷、伤痕和气泡等)引起的不期望的反射和衍射形成的干涉条纹如“牛顿环”或“靶心”[1-2]。这种相干噪声会导致干涉图像质量下降,降低系统传递函数,从而影响测量精度。为此,Zygo公司率先提出采用环形光源技

7、术抑制干涉仪的相干噪声,取得了显著效果,并应用于商用干涉仪Verifire和GPI系列中。环形光源能有效抑制干涉仪的相干噪声,同时保持干涉条纹的对比度,较其他方法具有显著优势。收稿日期:2014—08-22;收到修改稿日期:2014—12—13基金项目:国家自然科学基金资助项M(61108045)作者简介:徐燕(1985一),女(汉族),四川成都人。硕士,主要研究工作是光学检'侧与光学设计。E-mail:kelly0498@163lc0。通信作者:吴永前(1977一),男(汉族),内蒙古集宁人。副研究员,主要从事高精度光学

8、检测技术研究。E-mail:wuyongqian@ioe·ac·。“。hLtp://WWWgdgc0cCVI第42卷第2期徐燕,等:基于Zemax干涉仪建模的环形光源误差分析85国内外学者对环形光源抑制相干噪声原理及产生方法做过大量研究,但是环形光源作为一种离轴光源,对干涉测量结果产生的系统误差却鲜有报

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