环形扩展光源干涉系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种利用环形光源作为扩展光源的干涉系统，属于干涉仪领域。
【背景技术】
[0002]干涉现象是光的波动性的最严格、最有效的证明，这个现象是由于两束或多束光的重叠，使能量体密度在空间上规则分布的结果。光干涉测量方法作为检测高精密光学元件和系统的最传统、有效手段之一，已大量的应用于科学研究与工业生产之中。在实际使用过程中，现阶段干涉仪大多采用激光器作为照明光源，而激光器具有极强的时间和空间相干性，因此，在干涉检测过程中，并不需要考虑干涉腔长的限制，就可以使干涉条纹具有良好的对比度，并且随着电子与计算机技术的发展，产生的位相干涉检测技术，使测量极限由传统的λ/10提高了一个数量级以上，且具有很高的重复性。然而，正是由于激光具有的高度相干性，它虽然降低了干涉仪的使用难度，但由于光学干涉的极端灵敏性，在光学元件加工过程中产生的微观坑点等缺陷与元件表面污染所产生的散射光会发生相干叠加，在干涉图中会出现许多牛眼环或靶心等相干噪声，它们在一定程度上改变了干涉图的空间结构，从而引起了被测面面型或波前形状的测量误差。
[0003]商用干涉仪通常采用低时间相干光源或白光作为干涉仪的光源，或在成像系统中加旋转散射屏以降低光源的相干性。但是这种光源仍然存在相干噪声。
【实用新型内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，解决好现有技术的问题，弥补现有目前市场上现有产品的不足。
[0005]本实用新型提供了一种环形扩展光源干涉系统，主要包括激光器、全息光学元件、聚焦透镜、空间滤波器、散射屏、分光镜、准直透镜、平面反射镜、成像透镜和计算机，所述激光器后侧依次设置全息光学元件、聚焦透镜、空间滤波器、散射屏、分光镜、准直透镜和平面反射镜，所述成像透镜与分光镜相对而设，成像透镜的法线方向与激光方向垂直。
[0006]优选的，上述按照激光器的激光方向依次设置激光器、全息光学元件、聚焦透镜、空间滤波器、散射屏、分光镜、准直透镜和平面反射镜，待测镜设置在准直透镜和平面反射镜之间。
[0007]优选的，上述干涉系统还包括(XD，CXD设置在成像透镜后侧，所述计算机分别与全息光学元件和CXD相连。
[0008]优选的，上述全息光学元件设置聚焦透镜的前焦平面上，所述空间滤波器设置在聚焦透镜的后焦平面上。
[0009]优选的，上述计算机与全息光学元件之间设置有掩模板。
[0010]与传统点光源的对比实验结果表明:环形光源能在保持干涉条纹对比度的同时，有效抑制相干噪声，环形光源模式下系统的本征噪声峰谷值小于点光源模式，约为传统点光源的64%，且没有明显的“牛顿环”噪声；环形光源模式下的测量重复性和测量精度都高于点光源模式，从而提高了干涉系统的测量精度。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型结构示意图；
[0012]图2a为本实用新型本征噪声功率谱密度示意图；
[0013]图2b为本实用新型本征噪声系统信噪比示意图。
[0014]附图标记:1_激光器；2_全息光学元件；3_聚焦透镜；4_空间滤波器；5_散射屏；6-分光镜；7_准直透镜；8_待测镜；9_平面反射镜；10_成像透镜；11_C⑶；12_计算机；13-掩模板。
【具体实施方式】
[0015]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细描述。
[0016]如图1所示，本实用新型提供的环形扩展光源干涉系统，主要包括激光器1、全息光学元件2、聚焦透镜3、空间滤波器4、散射屏5、分光镜6、准直透镜7、平面反射镜9、成像透镜10和计算机12，激光器I后侧依次设置全息光学元件2、聚焦透镜3、空间滤波器4、散射屏5、分光镜6、准直透镜7和平面反射镜9，成像透镜10与分光镜6相对而设，成像透镜10的法线方向与激光方向垂直。
[0017]按照激光器I的激光方向依次设置激光器1、全息光学元件2、聚焦透镜3、空间滤波器4、散射屏5、分光镜6、准直透镜7和平面反射镜9，待测镜8设置在准直透镜7和平面反射镜9之间。
[0018]此外，该干涉系统还包括(XD11，CXDll设置在成像透镜10后侧，计算机12分别与全息光学元件2和CCDll相连。全息光学元件2设置聚焦透镜3的前焦平面上，空间滤波器4设置在聚焦透镜3的后焦平面上。计算机12与全息光学元件2之间设置有掩模板13。
[0019]本实用新型提供的环形扩展光源干涉系统通过计算机12控制将编码好的计算全息图在绘图仪器上成图，然后制作掩模板13，利用掩模板13将全息干板曝光后处理得到全息光学元件2。将全息光学元件2放置在激光器I和聚焦透镜3之间，如图1所示，使全息光学元件2处在聚焦透镜3的前焦面上，则在聚焦透镜3的后焦面附近产生衍射形成的环形光源。在焦平面处放置空间滤波器4，滤除零级和负一级衍射，只让正一级衍射(环形光源)通过。在空间滤波器4后放置散射屏5，即形成了环形的扩展光源的干涉系统。
[0020]使用本实用新型，在传统点光源和环形光源模式下分别进行干涉测量，在两种模式下测得系统的本征噪声功率谱密度(DSP)和信噪比，如图2(a)和图2(b)所示。可见，与传统点光源干涉仪相比，环形光源有效地抑制了相干噪声，将系统的平均信噪比从点光源的5.2dB提高到了 8.6dBo
[0021]与传统点光源的对比实验结果表明:环形光源能在保持干涉条纹对比度的同时，有效抑制相干噪声，环形光源模式下系统的本征噪声峰谷值小于点光源模式，约为传统点光源的64%，且没有明显的“牛顿环”噪声；环形光源模式下的测量重复性和测量精度都高于点光源模式，从而提高了干涉系统的测量精度。
[0022]以上所述之【具体实施方式】为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本【具体实施方式】，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种环形扩展光源干涉系统，其特征在于:所述干涉系统主要包括激光器(1)、全息光学元件(2)、聚焦透镜(3)、空间滤波器(4)、散射屏(5)、分光镜￠)、准直透镜(7)、平面反射镜(9)、成像透镜(10)和计算机(12)，所述激光器(I)后侧依次设置全息光学元件(2)、聚焦透镜(3)、空间滤波器(4)、散射屏(5)、分光镜￠)、准直透镜(7)和平面反射镜(9)，所述成像透镜(10)与分光镜(6)相对而设，成像透镜(10)的法线方向与激光方向垂直。2.根据权利要求1所述的环形扩展光源干涉系统，其特征在于:按照激光器(I)的激光方向依次设置激光器⑴、全息光学元件(2)、聚焦透镜(3)、空间滤波器(4)、散射屏(5)、分光镜￠)、准直透镜(7)和平面反射镜(9)，待测镜(8)设置在准直透镜(7)和平面反射镜(9)之间。3.根据权利要求1所述的环形扩展光源干涉系统，其特征在于:所述干涉系统还包括CCD(II),CCD(II)设置在成像透镜(10)后侧，所述计算机(12)分别与全息光学元件(2)和CCD(Il)相连。4.根据权利要求1所述的环形扩展光源干涉系统，其特征在于:所述全息光学元件(2)设置聚焦透镜(3)的前焦平面上，所述空间滤波器(4)设置在聚焦透镜(3)的后焦平面上。5.根据权利要求3所述的环形扩展光源干涉系统，其特征在于:所述计算机(12)与全息光学元件(2)之间设置有掩模板(13)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种环形扩展光源干涉系统，主要包括激光器(1)、全息光学元件(2)、聚焦透镜(3)、空间滤波器(4)、散射屏(5)、分光镜(6)、准直透镜(7)、平面反射镜(9)、成像透镜(10)和计算机(12)，所述激光器(1)后侧依次设置全息光学元件(2)、聚焦透镜(3)、空间滤波器(4)、散射屏(5)、分光镜(6)、准直透镜(7)和平面反射镜(9)，所述成像透镜(10)与分光镜(6)相对而设，成像透镜(10)的法线方向与激光方向垂直。与传统点光源的对比实验结果表明：环形光源能在保持干涉条纹对比度的同时，有效抑制相干噪声，环形光源模式下系统的本征噪声峰谷值小于点光源模式，约为传统点光源的64％，且没有明显的“牛顿环”噪声；环形光源模式下的测量重复性和测量精度都高于点光源模式，从而提高了干涉系统的测量精度。
【IPC分类】G01B9/021
【公开号】CN204902767
【申请号】CN201520276831
【发明人】林永东
【申请人】林永东
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年4月28日