关于空间相干性控制的环形光源技术.pdfVIP

第23卷第12期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol-23，No．12 2011年12月 HIGHPoWERLASERANDPARTICI。EBEAMS Dec．，2011 文章编号：1001—4322(2011)12—3245—05 基于空间相干性控制的环形光源技术。 徐 燕1’2， 万勇建1， 吴永前1 (1．中国科学院光电技术研究所，成都610209I2．中国科学院研究生豌，北京100039) 摘 要： 提出了一种利用二元相位光栅产生环形光源的新方法，并且可以实现环形光源的环半径和环厚 度连续或固定可调。阐述了环形光源抑制相干噪声的原理，推导了环形光源半径及干涉腔长度与条纹对比度 之间的关系。实验表明：环形光源能保持干涉条纹对比度，同时有效抑制相干噪声，环形光源模式系统的本征 噪声峰谷值小于点光源模式，且没有明显“牛顿环”噪声，测量重复性和测量精度都高于点光源模式，从而提高 了测量精度。 关键词：环形光源} 相干噪声； 二元光栅；测量重复性 中图分类号：0436 文献标志码： A doi：10．3788／HPLP3245 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。不期望的反射、衍射和散射均能产 生相干噪声。由于激光作为干涉仪的标准光源具有很强的时间相干性和空间相干性，所以干涉系统里光学元 件的缺陷(如灰尘、凹陷、伤痕和气泡等)会作为光散射的中心产生相干噪声，在干涉图里形成“牛顿环”或靶 心[1。2]，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，商用干涉仪通常采用低相干光 源或白光作为干涉仪的光源[3]，或在成像系统加旋转毛玻璃以降低光源的相干性。空间扩展光源能有效抑制 相干噪声，却会导致干涉条纹对比度下降…，环形光源是在空间扩展光源的基础上率先由美国Zygo公司提出 系列干涉仪中，并取得了很好的效果[5]。本文提出了一种利用二元相位光栅产生环形光源的新方法，并且可以 实现环形光源的环半径和环厚度连续或固定可调。阐述环形光源抑制相干噪声的原理L6]，从干涉条纹人手推 导了环形光源环半径需满足的关系，并通过实验验证环形光源抑制相干噪声的有效性。 1环形光源的产生 通常，产生环形光源的方法有机械法、电光晶体调制法、多模光纤法和计算全息法等‘¨。为了得到特定参 数的环形光源，本文采用旋转的二元相位光栅实现环形光源‘7。，并可以实现环形光源的环厚度和环半径可调。 次达到完全消光，奇数级次光主要集中在正负一级上，衍射效率分别为40．5％。二元光栅一个周期的复振幅 口．， 7亳 茶 l 曳 view view (a)top (b)side viewandsideviewof Fig．1Top binarygrating 图1二元光栅平面图和侧画图 -收稿日期：2011-09·01l修订日期：2011—10—17 基金项目：中圆科学院光电技术研究所资助课题 作者简介：徐燕(1985一)t女．硕L研究生。主要从事光学检测和光学设计研究ikelly0498@163．conl． 万方数据 3246 强 激 光 与