倾斜入射下的单截面平面度绝对检验

针对大尺寸光学平面的直线度的纳米级测量精度需求,提出了倾斜入射下单截面平面度绝对检验方法,实现了对超过相移干涉仪口径的长平晶绝对检验。利用棱镜转向实现倾斜入射角度的精密预标定,棱镜标定角度的精度高于圆光栅和图像分析等方法,可提高测量不确定度到0.0042 μm。对比了常规三面互检绝对检验结果与本方法的差异,在相同尺寸下,直线度误差仅为1.2 nm。在确认标定反射镜位置后,整个倾斜入射的干涉图调整过程将被完全集中到待测长平晶的工作面上,不需要再对反射平晶进行操作。调整长平晶时各个维度的操作互不干涉,可快速简便地得到测量结果。     

棱镜干涉仪在角度测量上的应用

本文讨论用棱镜干涉仪(Twyman-Green 干涉仪)精确测量角度的原理、公式、方法及精度,并举出实例进行分析。讨论是以分析锥体棱镜(角反射器)两面角(直角)测量为例,然后推广到测量屋脊棱镜屋脊角,长方体的直角等等。这是一种既方便而又精确的方法。     

光纤传感器自动瞄准试件边缘测量系统

在小位移测量或材料的热膨胀系数测量中,用一种差动式光纤传感器瞄准试件的边缘。为了提高测量精度,用微机、接口、PZT 和直角棱镜组成闭环系统,实现零差法测量。直角棱镜跟踪位移用干涉仪测量。测量系统的跟踪瞄准精度优于0.1μm。     

共光路径向剪切干涉仪的设计

针对常规像移式干涉仪无法用于大口径、长光路光学系统波像差检测的工程问题,设计了共光路径向剪切干涉仪以消除采用标准波面所引入的系统误差.设计中采用由三角棱镜与斜方棱镜组合而成的胶合棱镜组作为波面剪切器件,将待测波面与其复制波面产生干涉,并通过一组有不同相对孔径的透镜切换装置来控制干涉仪剪切比.与4D动态干涉仪在不同条件下...     

反射式闪耀光栅楔形平板用于转角测量

本文描述一种用双频激光干涉法测量转角的新方法,在玻璃楔形平板上加工反射式闪耀光栅,用该光栅楔形平板作为一个新的部件,以代替反射用的角锥棱镜,不仅简化了测量装置,减小了干涉仪的尺寸,而且装调方便.该装置不但可以测量转角,还可用于测量360°整周角度.本文给出了测量原理和测量装置,还给出了减小和补偿测量误差的方法.用于转角测量的实验表明,该装置的测量精度高,测角分辨力可达0.02＂.     

线性位移台直线度高精密外差干涉测量装置

直线度测量中往往存在有限的测量范围、精度低和阿贝误差等问题。本文提出了一种高精密直线度外差干涉测量装置,该装置由Koester棱镜、角锥棱镜、1/4波片、楔面棱镜和楔面反射镜构成。楔面棱镜为直线度传感元件,角隅棱镜和楔面反射镜是测量信号的回光元件。双频激光信号进入直线度干涉仪后组成几何空间对称四光路测量信号。四路测量光走过几乎完全相同的路径有效地提高了干涉仪的稳定性,并且使空程误差最小化。使用楔角为1°的楔角棱镜和2π/512细分的相位计,直线度测量分辨力为17.71nm。该方法不需要与行程同长的大反射参考镜,但同样能实现高分辨率,理论和实验证明空间对称测量结构避免了由俯仰,偏转和滚转角引起的阿贝误差的串扰,而且光学元件少,结构简单,方便易用,结果可以直接溯源到米的定义。     

基于激光传感器的滚珠螺母型面测量

为了实现滚珠螺母型面的快速精确测量,提出了激光测量方法并设计测量装置。首先,基于经直角棱镜反射的点激光轴向扫描的测量原理设计了螺母滚道型面检测装置,并根据滚道的数学模型提出轴法向转换的数据处理方法。然后,对直角棱镜的平移和转角误差、激光偏移误差、激光倾斜误差建立模型进行分析。最后,设计工装对标准钢球和圆槽进行扫描,并对螺母滚道开展实际测量。结果显示,完成误差标定后,经棱镜反射的点激光扫描圆弧轮廓的测量误差在3.1μm以内,标准差在2.2μm以内。对螺母滚道的扫描图像完整有效,总体精度满足螺母滚道型面的测量要求。     

具有隔离器功能的激光干涉仪的研究

提出了一种具有隔离器功能的激光干涉仪.既可以进行干涉测量,又具有隔离器功能,可以防止反射光回到光源,使光源保持稳定,确保了测量精度.该干涉仪由常规干涉仪和双级隔离器的结构有机的结合起来,其中某些元件合二为一,使一个元件起到双重功能的作用,同时使干涉光路和隔离光路也相互重合起来.理论分析和实验研究表明:该方案是可行的.隔离度与双级隔离器的隔离度相同,达到了48dB.该装置的干涉测量精度与一般干涉仪一样取决于激光波长,但该装置结构紧凑,简化了测量系统,实际使用更为方便.     

干涉仪成像畸变引起测量误差的校正方法

根据光学系统的波像差理论和干涉检测原理,分析了干涉仪系统的成像畸变对测量结果的影响,提出了对干涉仪系统的成像畸变进行标定和校正的方法.重点讨论了被测面的摆放存在倾斜和离焦两种情况下产生的测量误差,并提出了误差校正方法.实验中对同一个被测面进行多次测量,结果显示,干涉图样为3个条纹时的面形测量结果为30.96nm PV,...     

光干涉绝对重力仪测量A类不确定度优化

光干涉绝对重力仪采用迈克尔逊干涉仪监测被测落体的下落位移。干涉仪的参考棱镜需相对于地球中心静止,然而置于地面上的参考棱镜会随着地面振动,这将使干涉法所测的落体相对于地球的位移变化有偏差,直接影响重力仪单次测量数据的准确性,同时增大了多次测量数据的分散性。因此,针对NIM-3A型绝对重力仪提出了全新的测振补偿法,利用高精度测振传感器监测地面振动,并将它补偿到干涉法监测的被测落体下落位移上。实验结果表明:测量结果的A类不确定度优化了7.8倍,且未出现系统偏差。该方法在未出现系统偏差的情况下,有效提高了单次测量数据的准确性,减小了多次测量数据的分散性,优化了测量结果的A类不确定度。     

基于斜入射的平面度绝对检验方法

为了获得高反射率光学平面的绝对面形分布,提出了基于斜入射的平面度绝对检验方案.该方法通过菲索干涉仪的空腔干涉以及两次斜入射测量得到三组波面数据,使用Zemike多项式对波面拟合,通过求解待测表面的旋转不变量和旋转因变量获得整个平面的绝对面形分布.测量90 mm口径的镀铝反射镜,其绝对检验结果为0.266λ(PV),0.075λ(RMS).讨论了测试中斜入射角及旋转角的选取方法,并分别选择45°和54°进行测试.基于斜入射的平面度绝对检验方法操作步骤简单,特别适合于高反射率光学表面的绝对面形检测.     

光纤F-P微位移测量实验研究

利用光纤自聚焦透镜作为F-P干涉仪的反射面,根据F-P干涉光谱相邻波峰之间的波长差与其干涉腔长之间的关系,实现微位移的测量。克服了光强型F-P传感器测量结果受光源波动影响、难以识别位移方向等缺点,可直接测量绝对位移,并可识别位移方向。经实验得到其位移测量误差小于2.5nm。     

迈克耳逊干涉仪的快速调整和应用

本文介绍了快速调节白光干涉条纹的方法．并利用迈克耳逊干涉仪测出了玻璃片的折射率．提高了测量精度。     

基于圆偏振光合成的动态干涉仪同步移相技术研究

动态干涉仪是一种高精度的测量仪器,为了研究动态干涉仪的同步移相技术,论文通过建立两束旋向相反的圆偏振光合成的数学模型,更加清晰的表现了合成光束的传播状态,分析了合成光束经过起偏器后其干涉图像相位与起偏器摆放角度的关系.以此为基础,设计动态干涉仪光路并搭建试验台,最终用四个CCD同步采集到四幅相位依次相差90°的干涉图像,实现对被测镜面的动态测量,为提高干涉仪测量结果的准确性奠定了基础.     

光纤干涉绝对测距技术

提出一种利用短扫描导轨实现１ｍ以上绝对距离测量的光纤干涉测距新方法：测系统由定位干涉仪和扫描干涉仪组成,定位干涉仪采用准光光源实现测量中的定位瞄准,扫描干涉仪完成距离的测量。     

基于正弦相位调制的光纤干涉位移测量系统研究

针对全光纤干涉仪工作距离短、测量范围小等问题,提出了一种基于正弦相位调制的全光纤干涉系统,在参考臂通过电光调制器引入的调制参考光,与探头接收到的目标反射光产生干涉。根据锁相放大原理从干涉信号中提取出正交分量后,首先建立由正交分量构成的观测模型,通过卡尔曼滤波对正交分量的幅值和偏置进行迭代估计和修正,降低由相位延迟、调制深度漂移、寄生干扰等导致的幅值漂移和附加偏置;然后利用反正切法对反射光与参考光之间的相位差进行解调。开展了模拟干涉信号的相位解算仿真模拟和位移测量实验。仿真和实验验证了该算法解算相位的有效性。结果表明,该位移测量系统的工作距离可达到20 cm,测量精度为10 nm。     

白光干涉表面结构测量仪的优化设计与应用

为测量微机电系统的表面结构,研制了一种基于白光干涉法的表面结构测量仪。设计了显微干涉仪,通过实验分析了显微干涉仪关键设计参数中的光源带宽、物镜数值孔径、孔径光阑大小对垂直扫描白光显微干涉测量中干涉条纹光强分布的影响;设计了Z向一维位移工作台,提出了一种以显微干涉图像灰度值归一化标准方差为依据的白光干涉测量条纹自动搜索定位方法。相关实验结果为白光干涉表面结构测量仪的优化设计提供了参考依据。     

Method of calculation of asymmetric mirrors for reflected light interferometers

Circle diagrams for the complex amplitude reflection coefficient are used for the development of a multilayer mirror, which includes a thin metal film. The proposed method allows calculating the asymmetrical front mirror of a two-mirror multiple-beam reflected light interferometer, which generates an interference pattern in the form of symmetrical narrow light bands.     

内表面污染物的低相干光干涉检测法

为检测透明容器内表面是否存在污染物,建立了基于容器壁内表面反射的低相干光干涉测量系统。实验采用宽带低相干半导体激光光源和改进的迈克尔逊干涉仪。将测量臂光路对准透明容器,并调节参考臂的光程,使容器内表面反射光的光程与参考臂反射光的光程相等,并出现干涉现象,捕捉并记录此动态干涉信号。经MATLAB软件处理并提取此信号,根据干涉光强度的不同即可辨别透明容器内是否存在污染物。该检测法可为生物医学、食品质检等领域检测透明容器内表面污染物提供一种方便快捷的新方法。