处理波长移相干涉中超薄平行平板交叉式干涉条纹方法与流程

本发明涉及光学检测领域，具体涉及一种处理波长移相干涉中超薄平行平板交叉式干涉条纹方法。

背景技术：

移相干涉技术从实现方式上可以分为两类，以pzt为代表的硬件移相技术以及波长移相技术。当测量平行平板时，硬件移相技术不能克服多表面干涉形成的寄生条纹的影响，需要进行涂抹凡士林等措施消除寄生条纹，由此会对测量引入误差，而波长移相技术可以克服上述缺点。

在波长移相干涉仪中，激光器既作为光源，其波长又可以连续改变，起到移相器的作用。当测量平行平板时，根据波长移相原理，前后表面产生的干涉信号虽然空域的干涉图上是混叠在一起的，但在时域上，前后表面产生的干涉信息频率是不同的，因此，原理上前后表面的干涉信息是可分离的，从而可以通过设计合适的算法实现前后表面信息的分离并获得各自的轮廓信息。

在利用波长移相干涉仪测量平行平板时，如果平板太薄，受限于可调谐半导体激光器的波长调谐分辨率，前表面干涉光强信号与后表面干涉光强频率信息在时领内是会产生叠加的，利用传统的波长移相算法无法进行有效分离，或分离误差较大，从而无法实现这些超薄平板的测量。

受限于可调谐半导体激光器的波长调谐分辨率，波长移相干涉仪对于平行平板的厚度是有一定限制的，即无法测量超薄平行平板。目前的波长移相干涉仪对于平行平板的测量厚度都是有一定限制的。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有波长移相算法无法分离超薄平行平板前后表面干涉条纹信息的现状，通过sobel算子，利用空间方向滤波的方法分离前后表面干涉光强信息，实现波长移相对超薄平行平板的测量。

为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种处理波长移相干涉中超薄平行平板交叉式干涉条纹方法，由以下步骤实现：

步骤一：波长移相干涉仪通过波长调谐测量超薄平行平板，得到包含前后表面面形信息的一系列波长移相干涉图；

步骤二：对这一系列波长移相干涉图进行二维傅里叶变换，根据二维频谱图求出分别代表前表面和后表面的干涉图的频谱方向导数；

步骤三：根据得到的频谱方向导数，利用sobel算子对这些干涉图进行频域方向滤波，分离出前后表面干涉光强信息；

步骤四：利用时域移相算法对得到的二组干涉光强信号进行处理，分别得到超薄平行平板前后表面的面形信息。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

本发明利用sobel算子，通过空间方向滤波的方式，分离平行平板前后表面所形成的交叉性干涉信息，进而分别计算出前后表面的面形信息，解决了传统波长移相测量超薄平板前后表面干涉光强信号频谱叠加的问题，为实现波长移相对超薄平板表面面形的测量提供了一种方法。该方法主要针对多表面包含寄生条纹，前后表面干涉条纹有交叉的超薄平板的测量，解决了多表面超薄平板前后表面干涉条纹信息无法分离的问题，可以实现超薄平板的测量。

附图说明

图1是本发明方法流程图。

图2是本发明方法测量流程图。

图3是干涉图处理示例。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明进行说明。

参见图1和图2，一种处理波长移相干涉中超薄平行平板交叉式干涉条纹方法，由以下步骤实现：

步骤一：波长移相干涉仪通过波长调谐测量超薄平行平板，得到包含前后表面面形信息的一系列波长移相干涉图；

步骤二：对这一系列波长移相干涉图进行二维傅里叶变换，根据二维频谱图求出分别代表前表面和后表面的干涉图的频谱方向导数；

步骤三：根据得到的频谱方向导数，利用sobel算子对这些干涉图进行频域方向滤波，分离出前后表面干涉光强信息；

步骤四：利用时域移相算法对得到的二组干涉光强信号进行处理，分别得到超薄平行平板前后表面的面形信息。

利用sobel算子，通过空间方向滤波分离超薄平板前后表面干涉光强信息，具体方法如下：

假设前表面干涉调制信号如式(1)表示，x、y坐标分别为任意象素或定点的水平和垂直坐标：

z1＝cos(2πx/600-2πy/600)(1)

假设后表面干涉调制信号如式(2)表示：

z2＝0.7cos(2πx/300)(2)

则前后表面干涉混合产生的调制信号为如式(3)表示：

z＝cos(2πx/600-2πy/600)+0.7cos(2πx/300)(3)

对式(3)进行二维傅里叶变换，最后得到的频谱图方向导数为0°和135°，因此得到复合干涉光强信号后，通过二维傅里叶变换，找到前后表面干涉光强信号方向导数，分别利用sobel0°算子和sobel135°算子分离前后表面干涉光强信号。

其中，sobel0°算子为：

sobel135°算子为：

通过matlab模拟，分离的结果如图3所示，其中图3(a)为混合的干涉光强信号，图3(b)和图3(c)分别是分离后的前后表面光强信号。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种处理波长移相干涉中超薄平行平板交叉式干涉条纹方法，在波长移相干涉测量获得的超薄平行平板干涉图时引入sobel算子，通过空间方向滤波分离超薄平板前后表面干涉条纹，然后通过时域移相算法处理分离后的干涉条纹，从而得到前后表面的面形信息。该方法主要针前后表面产生交叉式干涉条纹的超薄平行平板的条纹图处理，可用于实现超薄平板前后表面面形的分离测量。

技术研发人员：董焰章;孙涛;于瀛洁;牟柯冰
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2017.02.16
技术公布日：2017.07.14