光电检测技术课件 第四章.pdfVIP

第四章 光电干涉检测技术与系统 主要内容  4.1 光干涉基本理论  4.2 典型的光学干涉系统  4.3 现代光电干涉检测技术与系统的应用 光的干涉现象是光的波动性的重要特性。随着科学技术的发展，以光干涉 理论为基础的干涉测量技术已经得到相当广泛的应用。一方面因为微电子、 微机械、微光学和现代工业提出了愈来愈高的精度和更大的量程，其它方 法难以胜任；另一方面因为当代干涉测量技术本身具有灵敏度高、量程大、 可以适应恶劣环境、光波和米定义联系而容易溯源等特点，因而在现代工 业中应用非常广泛。 光电干涉检测技术以光干涉基本理论为基础，依托各种典型干涉仪、光电 转换器件及信号处理模块来实现测量的目的。 4.1 光干涉基本理论 经典干涉理论是分析光的干涉和现代光电干涉系统的基础。在已经产生现代相干 理论的今天，经典干涉理论仍可简捷地解决许多干涉问题，而且也是现代相干理 论的基础。 两光波 E1 和 E2 在空间中P点叠加，该点光强为 2 2 I E  E  A A co s  1 2 1 2 E A cos(k r t  ) E A cos(k r t  )  k r k r   式中： 1 1 1 1 2 2 2 2 1 2 1 2 称为相位差 光强的极小值条件为 k r  k r     ( 2 m  1)  ( m 0 ,  1 ,  2 , ) 1 2 1 2 光强的极大值条件为 k r  k r     2 m  ( m 0 ,  1 ,  2 , ) 1 2 1 2 干涉场中某一点附近的条纹清晰程度可用干涉条纹的对比度K来度量，它定义为： I  I K max min I  I max min 式中 I max 和 I min 分别为该点附近条纹强度的极大值和极小值。 4.1.2部分相干理论 单色点光源是非常有用的，但是实际上并不存在绝对的理想光源。所有实际的光 源都有一定的光谱带宽和尺寸，这会影响光源的相干性。光源上各个点所发射的 光波之间，以及每个点发射的不同频率的光波成分之间是完全不相干的或部分相 干的。 4.1.2.1非单色扩展光源照明下的杨氏干涉实验 P点叠加光强为： E (t) E (t t ) 1 P 1 1 I I (t ) I I 2ReI