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剪切干涉仪测量原理

2011-07-08 16:37阅读:
概述
通常的干涉仪,如泰曼—格林干涉仪或马赫—泽德干涉仪,参考光和物光沿不同的光路传播,因此受机械振动和温度扰动的影响。这导致该方法只能在防振台上,并有控温和稳定气流设施的环境下,才能得到稳定、清晰、高对比度的干涉条纹。
剪切板准直度测量仪(剪切干涉仪Shear plate collimation tester/interferometer),具有在检测光路中不需要专门设置参考光、有较强的稳定性、只需一幅干涉图就能实现待测畸变波面全场检测的优点。它可以实现高
速快捷的表面形貌测量,剪切方式除了横向、径向,还有旋转以及翻转剪切的方式,近来还出现了这些方式的组合。
原理
剪切干涉仪的基本原理,拿平板检测干涉仪为例,采用一块具有一定厚度并带有微量楔角的高质量光学平板将一个具有空间相干性的波面分裂为两个完全相同的波面,并且使这两个波面彼此相对错位;因为波面上各点是彼此相干的,因此在这两个波面的重叠区将产生干涉(如图1)。

1
剪切平板楔角方向与剪切方向垂直。如果被检光束完全平行,则干涉条纹平行于剪切方向;如果被检光束会聚或发散,则条纹将发生旋转(如图2)。

2
应用:①波面的波差分布;②可计算光束准直度。
优点:利用被测波面自身实现干涉,无需参考表面。
计算方法:
根据干涉条纹可计算出光束的曲率半径及发散角,计算方法如下:
观察屏上被检波面的曲率半径R由如下剪切方程计算,
R=s/n b tga (1)
光束发散角(全角)由下式计算,
q=D/R=n b D tga/s (2)
这里,nb分别为剪切板的折射率和楔角,D为被检光束在观察屏的直径(其最大值为剪切板通光口径),b为观察屏上相邻两条干涉条纹的间距,a为干涉条纹倾角(即条纹与观察屏基准刻线间的夹角),s为剪切板的剪切量,参见图3b是已知的,只要测得角a,就可按式(1)和(2)计算光束曲率半径R和发散角q

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