第7讲移相干涉术祥解.ppt

三步法移相误差 四步法 I0 = a+ bcos(?) = a+ bcos ? I1 = a+ bcos(?+?/2) = a - bsin ? I2 = a+ bcos(?+?) = a - bcos ? I3 = a+ bcos(?+3?/2) = a+ bsin ? 要求相移步长严格等于?/2 Hariharan五步法 Hariharan五步法对移相器的线性误差有一定的抑制 当?=90?时 Hariharan五步法移相误差 与三步法或四步法相比，Hariharan五步法的误差下降了26倍。 六步法与七步法 移相步距60? 六步法 七步法 移相误差 与Hariharan五步法相比，六步法将测量误差减小了约30倍,而七步法将误差减小了约3个数量级。由此可以看出，在移相干涉术中，移相的步数越多，得到的结果越精确。 Carre法 取?=-3?，-?，?，3? 包裹相位 位相由反正切运算而来，只能得到位相的主值 位相展开 位相展开的方法很多，已有专著出版，至今仍是热门研究课题 移相器校正 取5步： I5-I1 I4-I2 于是 1. 移相器及移相干涉术 PZT的开环测量和标定 电压-位移曲线的测试标定 接触式干涉仪 移相器闭环校正方法—FFT方法 移相干涉软件系统 Zygo的软件系统 应用举例—一等量块测试 应用举例—立方体楔角测试 a1x+b1y+c1z+d=0 a2x+b2y+c2z+d=0 n1=(a1,b1,c1) n2=(a2,b2,c2) ?= n1 ·n2 /(| n1 || n2 |) ?= ? / [2(n-1)] 应用举例—光盘基片测试 使用红外干涉仪 移相式干涉仪的应用举例 镜面阵列 光盘面形 移相式干涉仪的应用举例 刻蚀硅片 CCD阵列 移相式干涉仪的应用举例 硅片表面微观结构 硅片被面微观结构 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * * * 移相干涉术 陈磊 2008年3月23日 位相的探测方法 位相的动态探测技术：移相干涉术、外差干涉术、锁相干涉术； 位相的静态检测技术：条纹法、FFT法、空域移相法 参考文献： 苏大图等，《光学测试技术》，北京理工大学出版社，1996年 苏大图等，《光学测量与像质鉴定》，北京理工大学出版社，1988年 J.C. Wyant, OPTI513, Chapter 5 D. Malacara, Interferogram Analysis for Optical Testing, Marcel Dekker, Inc. 1998 移相干涉术 Id(x，y) - 干涉场的直流光强分布； Ia(x，y) - 干涉场的交流光强分布； φ(x，y) - 被测波面与参考波面的相位差分布； δ(t) - 两支干涉光路中的可变相位 正弦信号的位相探测 不失一般性，对于空间一点，干涉信号的强度随参考 位相的变化为： 我们的目的是求出位相?，展开上式 其中 a1=bcos?， a2=bsin? (*) (*)式为关于变量a、a1、a2的三元一次方程。使用最小二乘法，可以求出a1、a2 ，从而得出位相? 最小二乘法求解 取 根据最小二乘法原理，有 得 求解位相 于是，有 四步移相干涉 I0 = a+ bcos(?) = a+ bcos ? I1 = a+ bcos(?+?/2) = a - bsin ? I2 = a+ bcos(?+?) = a - bcos ? I3 = a+ bcos(?+3?/2) = a+ bsin ? 移相式干涉仪 Zygo GPI xp Wyko 4100 国产移相式干涉仪 斐索型， ?100，平面、球面，卧式 泰曼型， ?80/30，平面 南京理工大学研制，2005年获国防科工委科技进步一等奖 国产移相式干涉仪 1英寸，平面、球面，立卧两用 ?150，平面，立式 南京理工大学研制，2004年获江苏省科技进步二等奖 国产数字干涉仪 激光光外差平面干涉仪 南京理工大学与中国计量院联合研制 1993年获国家科技进步二等奖 高精度大口径平面波像差标准 南京理工大学研制 1995年获国家科技进步二等奖 移相式红外干涉仪 南京理工大学研制， 1998年获国家科技进步三等奖 ZYGO干涉仪光路 WYKO干涉仪光路 移相干涉的特点 数字化、定量化、数据量大 测量精度高、