的莫尔条 纹移相干涉图。
[0009] 上述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置的测试方法，其步骤如下：
[0010] 步骤一：在斐索型干涉测试光路中，采用中心波长为Ai和入2的两个可调谐激光 器作为光源同时进行工作，中心波长为Ai的可调谐激光器按照H/2理论移相步进量进行 波长调谐实现干涉移相，中心波长为A2的可调谐激光器按照-Ji/2理论移相步进量进行 波长调谐实现干涉移相，经二向色镜分光后，利用CCD探测器分别采集得到两种波长下的 单波长移相干涉图，通过对两种波长下的单波长移相干涉图进行移相步进量计算求解，确 定各自波长下的实际移相步进量，根据与理论移相步进量比较的差值控制可调谐激光器电 源，改变激光器的输入电流，改变激光器的输出频率，得到两种波长下分别为n/2和-/2 的移相步进量，完成双波长下的移相步进量同步标定；
[0011] 步骤二：作为光源的两个可调谐激光器按照步骤一中标定得到的移相步进量进行 波长移相，通过CCD探测器采集两路干涉光叠加后形成的4帧莫尔条纹移相干涉图，每帧干 涉图中包含了合成波长的相位信息；
[0012] 步骤三：对CCD探测器采集的4帧莫尔条纹移相干涉图采用双波长移相干涉算法 得到被测相位信息。
[0013] 其中，步骤二中的莫尔条纹移相干涉图的光强信息为：以中心波长分别为^和 入2的激光调谐光源同时进行波长移相干涉测量，则第k步移相干涉莫尔条纹图的光强信息 为：
【主权项】
1. 一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特征在于：包括中心波长为A1 的可调谐激光器（1)、第一扩束镜（2)、第一分光棱镜（3)、标准镜（4)、被测镜（5)、中心波 长为λ i的可调谐激光器（6)、第二扩束镜（7)、第二分光棱镜（8)、第一分光镜（9)、第一 成像透镜（10)、第一 CXD探测器（11)、第二成像透镜（13)、第二CXD探测器（14)、第三成 像透镜（15)、第三CXD探测器（16)和截止波长为λ 3的二向色镜（12)，其中A1尹入2， min( λ λ 2)〈 λ 3〈max( λ λ 2);依次设置中心波长为λ i的可调谐激光器⑴、第一扩束 镜（2)和第一分光棱镜（3)，它们所在的光轴为第一光轴；依次设置第二分光棱镜（8)、第一 分光镜（9)、截止波长为λ 3的二向色镜（12)、第三成像透镜（15)和第三CCD探测器（16)， 它们所在的光轴为第二光轴；依次设置中心波长为λ 2的可调谐激光器(6)、第二扩束镜 (7)、第二分光棱镜（8)、第一分光棱镜（3)、标准镜（4)和被测镜（5)，它们所在的光轴为第 三光轴；依次设置第一分光镜（9)、第一成像透镜（10)和第一 CCD探测器（11)，它们所在的 光轴为第四光轴；依次设置截止波长为λ 3的二向色镜（12)、第二成像透镜（13)和第二CXD 探测器（14)，它们所在的光轴为第五光轴，第一光轴和第二光轴分别与第三光轴垂直，第四 光轴和第五光轴分别与第二光轴垂直；由中心波长为λ i的可调谐激光器（1)发出的波长 为λι的激光经第一扩束镜（2)扩束准直后变成准直的大口径平行光束，该平行光束经第 一分光棱镜（3)反射至标准镜（4)和被测镜（5)，形成了波长为λ i的激光调谐移相干涉测 试光路；由中心波长为λ 2的可调谐激光器（6)发出的波长为λ 2的激光经第二扩束镜（7) 扩束准直后变成准直的大口径平行光束，该平行光束经第二分光棱镜（8)和第一分光棱镜 (3)入射至标准镜（4)和被测镜（5)，形成了波长为λ 2的激光调谐移相干涉测试光路；入射 至标准镜⑷和被测镜（5)的波长为λ i和λ 2的光波经标准镜⑷和被测镜（5)后反射， 透过第一分光棱镜（3)后被第二分光棱镜（8)反射至第一分光镜（9)，经第一分光镜（9)后 分为两束，一束为第一反射光，另一束为第一透射光，第一反射光最后经第一成像透镜（10) 被第一CCD探测器（11)所采集形成了 λ 1和λ2干涉光叠加后的莫尔条纹移相干涉图采集 光路，第一透射光透过第一分光镜（9)后入射至截止波长为λ 3的二向色镜（12)，第一透射 光经截止波长为λ 3的二向色镜（12)后分为两束，一束波长为λ 2的第二反射光，另一束为 波长为λ i的第二透射光，第二反射光经第二成像透镜（13)最终被第二CXD探测器（14)采 集形成实现λ 2精确移相控制的信号采集光路，第二透射光经第三成像透镜（15)最终被第 三CCD探测器（16)采集形成实现A 1精确移相控制的信号采集光路。
2. 根据权利要求1所述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特征在于：第 一分光镜（11)与垂直方向的第二光轴夹角为45°，截止波长为λ的二向色镜（12)与垂直 方向的第二光轴夹角为135°。
3. 根据权利要求1所述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特征在于：当 A1 < λ3 < λ2，二向色镜（12)为低通二向色镜。
4. 根据权利要求1所述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特征在于：当 λ2< λ3< X1，二向色镜（12)为高通二向色镜。
5. 根据权利要求1所述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特征在于：采 用中心波长为λ i的可调谐激光器（2)和λ 2的可调谐激光器（8)按照λ i为π /2以及λ 2 为-η /2的相移步进量进行波长移相，同步对被测镜（5)进行波长移相干涉检测，采用第一 CCD探测器（11)采集\1和λ2干涉光叠加后的莫尔条纹移相干涉图。
6. 基于权利要求1所述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置的测试方法，其特 征在于：步骤如下： 步骤一：在斐索型干涉测试光路中，采用中心波长为\1和\ 2的两个可调谐激光器作 为光源同时进行工作，中心波长为λ i的可调谐激光器按照π /2理论移相步进量进行波长 调谐实现干涉移相，中心波长为λ 2的可调谐激光器按照-π /2理论移相步进量进行波长 调谐实现干涉移相，经二向色镜分光后，利用CCD探测器分别采集得到两种波长下的单波 长移相干涉图，通过对两种波长下的单波长移相干涉图进行移相步进量计算求解，确定各 自波长下的实际移相步进量，根据与理论移相步进量比较的差值控制可调谐激光器电源， 改变激光器的输入电流，改变激光器的输出频率，得到两种波长下分别为η /2和-π /2的 移相步进量，完成双波长下的移相步进量同步标定； 步骤二：作为光源的两个可调谐激光器按照步骤一中标定得到的移相步进量进行波长 移相，通过CCD探测器采集两路干涉光叠加后形成的4帧莫尔条纹移相干涉图，每帧干涉图 中包含了合成波长的相位信息； 步骤三：对CCD探测器采集的4帧莫尔条纹移相干涉图采用双波长移相干涉算法得到 被测相位信息。
7. 根据权利要求6所述的一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试方法，其特征在 于：步骤二中的莫尔条纹移相干涉图的光强信息如下： 以中心波长分别为\1和\2的激光调谐光源同时进行波长移相干涉测量，则第k步移 相干涉莫尔条纹图的光强信息为：
其中，k为4帧莫尔条纹移相干涉图的序号，即k=l、2、3、4, Ia为背景光强，Ib为光强调 制度，h(x，y)为干涉腔长，h(x，y)包含了被测面的面形信息，为合成波长相位数据，即
8. 根据权利要求6所述的一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试方法，其特征在 于：步骤三中对莫尔条纹移相干涉图处理的双波长移相干涉算法为： 由于两种波长下的移相步进量分别为π /2和-π /2,则第k步移相干涉莫尔条纹图的 光强信息表达式中c
中的移相步进量为〇,其值与移相步进量无关， 而包含合成波长相位的后一
中的移相步进量为η/2,则采 用传统四步移相干涉算法即可提取合成波长的相位的信息，相位解包后得到被测面的 面形信息。
【专利摘要】本发明公开了一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置及测试方法，涉及光干涉测试领域，方法步骤为：首先，在斐索型干涉测试光路中，采用不同中心波长的两个可调谐激光器作为光源同时进行工作，通过波长调谐实现干涉移相，经二向色镜分光后，利用探测器采集到的两种波长下的移相干涉图对移相步进量进行标定，保证两种波长下的移相步进量分别为π/2和-π/2；其次，作为光源的两个可调谐激光器按照标定后的移相步进量进行移相，通过探测器采集两路干涉光叠加后形成的莫尔条纹干涉图，该干涉图包含了合成波长的相位信息；最后，对探测器采集的移相莫尔条纹干涉图采用双波长移相干涉算法得到被测相位信息。本发明可扩大干涉测量的面形范围，且干涉图处理算法简单。
【IPC分类】G01J9-02, G01B11-24
【公开号】CN104655290
【申请号】CN201310589143
【发明人】郭仁慧, 成金龙, 孙宇声, 刘成淼, 李建欣, 高志山, 沈华, 马骏, 朱日宏, 陈磊
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月20日