剪切干涉与点衍射干涉

剪切干涉与点衍射干涉

干涉测量—— 错位干涉与点衍射干涉

主讲： 聂 亮Sunday, July 14, 2013

剪切干涉与点衍射干涉

内容(1)测量精度的影响因素 (2)剪切干涉仪 (3)点衍射干涉仪 (4)干涉图处理

剪切干涉与点衍射干涉

一、测量精度的影响因素

干涉的条件 满足一定条件的两列相干光波 相遇叠加，在叠加区域某些点 的光振动始终加强，某些点的 光振动始终减弱。 获得稳定干涉的必要条件是： (1)两束光的频率相同； (2)两束光的振动方向相同； (3)在叠加出两束光的振动有 恒定的位相差。

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这时的光强应表达为：

I I1 I 2 2 I1I 2 cos( 20 10 )干涉加强 2k 20 10 (2k 1) 干涉减弱 2 干涉加强 k , 光程差对应的 位相差为： (2k 1) , 干涉减弱 2

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测量精度的影响因素及措施

(1)噪声 (2)扰动 (3)参考面

剪切干涉与点衍射干涉

噪声的消除----移相干涉I(x,y) = I0 + I' cos[ (x,y)+ c)]

I1(x,y) = I0 + I' cos [ (x,y)] I2(x,y) = I0 - I' sin [ (x,y) ] I3(x,y) = I0 - I' cos [ (x,y) ] I4(x,y) = I0 + I' sin [ (x,y) ] 1

(c1) (c2) (c3) (c4)

=0 (0°) = /2 (90°) = (180°) = 3 /2 (270°)

I 4 x, y I 2 (x, y) x, y Tan I 1 x , y I 3 ( x , y )

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空气扰动及振动

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标准面(参考面)

标准球面镜头

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二、错位干涉(剪切干涉)

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2.1 错位干涉技术及原理剪切干涉基本原理不需要提供标准波面是剪切干涉一大优 点，特别适合现场测试与装调使用。 (横向)剪切干涉测量的基本原理。在同一 点P上剪切波面上的波象差为W( -s, ),所 以原始波面与剪切波面在P点的光程差(波 象差)为：

wd W ( , ) W ( s , ) (

w x

) s m

需要合理选择剪切量s及剪切方向，重构原 始波面。

剪切干涉与点衍射干涉

剪切干涉基本原理

图1.1 横向剪切干涉原理示意图

图1.4 单平板剪切原理图

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2.2 错位干涉的类型

横向错位

径向错位

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存在问题

错位量的大小 数据处理复杂性

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2.3用单楔板剪切干涉法测量激光束质量激光束质量概述：激光束发散角、激光束M2因子是激光束质量的主要评

价指标。在激光测距、通讯、探测与强激光武器使用中，都要求 激光的作用距离远，而要保证远的作用距离，其发散角一 定要小。常规测量方法有透镜聚焦法、烧蚀法、套孔法和 光楔法等，后又出现偏光干涉法、BBO倍频法等。这里， 提出用单楔板剪切干涉的方法测量激光发散角，其方法简 单，特别适合现场测试，是否可达到较高精度，需要进行 实验验证。

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基本原理离焦和倾斜剪切干涉图 w w d w e 2 xDs Ey

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