專利名稱：高分辨數(shù)字干涉儀空間分辨率的標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分辨數(shù)字干涉儀，特別是一種高分辨數(shù)字干涉儀空間分辨率標(biāo)定方法，這種方法允許采用一種較低精度的樣板，例如λ/10，λ為波長，能標(biāo)定空間分辨率優(yōu)于λ/100的數(shù)字干涉儀。
背景技術(shù)：
近年來，數(shù)字全息干涉術(shù)獲得迅猛發(fā)展，它以CCD等光電探測器件記錄全息圖，用計算機(jī)實現(xiàn)全息圖的數(shù)字重現(xiàn)，整個過程更具有靈活性，更便于進(jìn)行分析與檢測。
數(shù)字全息位相差放大，只是在物場復(fù)振幅分布中的相位分布函數(shù)乘上一個整數(shù)因子，例如N，就可以將位相差放大N倍，此時，條紋間距的變化是2π/N位相變化，這樣我們可以從條紋圖像獲得更多、更豐富的變化細(xì)節(jié)。
這種方法的不足之處在于需要一個全息圖的重構(gòu)軟件以及一臺高分辨的CCD探測器，當(dāng)放大倍數(shù)較高時，將CCD的噪音也放大了。
2005年，為了克服上述技術(shù)的不足，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所陳建文、高鴻奕、李儒新和徐至展等人發(fā)明了數(shù)字干涉位相差放大方法，專利申請?zhí)?00510024986.7。這種方法將把精密檢測技術(shù)提上一個新的臺階，其科學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)價值，目前尚無法估量。
所謂數(shù)字干涉儀是指光學(xué)干涉儀的干涉圖案，用CCD探測器記錄，以達(dá)到數(shù)字化的目的。這種數(shù)字干涉位相差放大方法簡便易行，能高靈敏地探測波面形狀，其精度可優(yōu)于1/100波長，最大的優(yōu)點是，采用較低光學(xué)質(zhì)量的光學(xué)元件，能測試很高精度的波面。其發(fā)明的實質(zhì)是利用兩張干涉圖，并從干涉圖中取出位相信息，然后進(jìn)行放大，消除了干涉儀的本底噪聲。
現(xiàn)在的問題是，如何標(biāo)定這種高精度的干涉儀的空間分辨率。目前，在光學(xué)精密加工和測量領(lǐng)域，國內(nèi)外普遍采用干涉法來測量光學(xué)元件波面，可測精度為λ/20～λ/30(λ為波長)，而現(xiàn)在實際需要達(dá)λ/100以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高分辨數(shù)字干涉儀空間分辨率的標(biāo)定方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種高分辨數(shù)字干涉儀空間分辨率的標(biāo)定方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行1)搭建一個馬赫—陳德爾干涉儀；2)在該馬赫—陳德爾干涉儀上用一架CCD探測器拍攝一張帶有載波條紋的干涉圖樣；3)在該馬赫—陳德爾干涉儀的一臂中，插入一塊精度為λ/10的位相樣板，再拍攝一張被樣板調(diào)制的載波條紋的干涉圖樣；4)將上述兩張干涉圖樣輸入到計算機(jī)中去，分別進(jìn)行傅里葉變換，則在傅立葉變換頻譜空間是三個離散的譜包，零級波、正一級波和負(fù)一級波譜包，在頻域中將零級波和負(fù)一級波或正一級波濾掉，然后對留下的正一級波或負(fù)一級波進(jìn)行逆變換，取出干涉圖樣的位相信息；5)將所取出的干涉圖樣的兩個位相信息相減后進(jìn)行放大，放大倍數(shù)可達(dá)N倍，就可以獲得放大了N倍的位相信息，這里N為正整數(shù)；6)從位相放大的干涉圖中，取出比較平坦的局域部分，再進(jìn)行位相差放大，此時，數(shù)字干涉位相差放大空間分辨率可達(dá)λ/100～λ/150，從而完成數(shù)字干涉儀空間分辨率的標(biāo)定。
本發(fā)明與在先技術(shù)相比所具有的優(yōu)點用精度為λ/10左右的玻璃樣品，經(jīng)數(shù)字干涉儀位相差放大，從放大圖中選取局域部分，實現(xiàn)了具有λ/100以上分辨率的標(biāo)定，方法簡便，不僅可以節(jié)省標(biāo)定成本，并且可以簡化加工工藝，加工一塊具有λ/100的玻璃樣板談何容易。


圖1為利用數(shù)字干涉位相差放大方法對樣板干涉圖的位相差放大條紋2為局域干涉圖位相差放大100倍的條紋圖.
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本能發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明的實質(zhì)是利用數(shù)字干涉位相差放大方法，從一塊具有λ/10波差的樣板干涉圖中，進(jìn)行位相差放大，如圖1所示，然后從被位相差放大的干涉圖中選取一部分干涉圖比較平坦的區(qū)域，再進(jìn)行位相差放大，就能標(biāo)定具有λ/100～λ/500的空間分辨率，如圖2所示。
本發(fā)明高分辨數(shù)字干涉儀空間分辨率的標(biāo)定方法，按以下步驟進(jìn)行1)搭建一個馬赫—陳德爾干涉儀，即M-Z干涉儀；2)在M-Z干涉儀上用一架CCD探測器拍攝一張帶有載波條紋的干涉圖樣；3)在M-Z干涉儀的一個臂中，放入一塊精度為λ/10左右的位相樣板，再拍攝一張被樣板調(diào)制的載波條紋；4)將兩張干涉圖樣輸入到計算機(jī)中去，進(jìn)行傅里葉變換，則在傅立葉變換譜空間是三個離散的譜包零級波，正一級波，負(fù)一級波包。在頻域中將零級波和負(fù)一級波或正一級波濾掉，然后對所留下的正您或負(fù)一級波進(jìn)行逆變換，取出干涉圖樣的位相信息；5)將取出的兩個位相信息相減后進(jìn)行放大，放大16倍，就可以獲得放大了16倍的位相信息；6)從位相放大的干涉圖中，取出比較平坦的局域部分，再進(jìn)行位相差放大100倍，此時，數(shù)字干涉位相差放大空間分辨率可達(dá)λ/100～λ/150，從而達(dá)到了標(biāo)定數(shù)字干涉儀空間分辨率的目的。
權(quán)利要求
1.一種高分辨數(shù)字干涉儀空間分辨率的標(biāo)定方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行1)在該馬赫—陳德爾干涉儀上用一CCD探測器拍攝一張帶有載波條紋的干涉圖樣；2)在該馬赫—陳德爾干涉儀的一臂中，插入一塊精度為λ/10的位相樣板，再用CCD探測器拍攝一張被樣板調(diào)制的載波條紋的干涉圖樣；3)將上述兩張干涉圖樣輸入到計算機(jī)中去，分別進(jìn)行傅里葉變換，在頻域中將傅立葉變換的零級波和負(fù)一級波或正一級波濾掉，然后對留下的正一級波或負(fù)一級波進(jìn)行逆變換，取出干涉圖樣的位相信息；4)將所取出的干涉圖樣的兩個位相信息相減后進(jìn)行放大；5)從位相放大的干涉圖中，取出比較平坦的局域部分再進(jìn)行位相差放大，即可完成數(shù)字干涉儀空間分辨率的標(biāo)定。
全文摘要
一種高分辨數(shù)字干涉儀空間分辨率的標(biāo)定方法，包括以下步驟搭建一個馬赫—陳德爾干涉儀，并用一CCD探測器拍攝一張帶有載波條紋的干涉圖樣；在該馬赫—陳德爾干涉儀的一臂中，插入一塊精度為λ/10的位相樣板，再拍攝一張被樣板調(diào)制的載波條紋的干涉圖樣；將上述兩張干涉圖樣輸入到計算機(jī)中去，分別進(jìn)行傅里葉變換，在頻域中將零級波和負(fù)一級波或正一級波濾掉，然后對留下的正一級波或負(fù)一級波進(jìn)行逆變換，取出干涉圖樣的位相信息，并將所取出的兩個位相信息相減后進(jìn)行放大；在從位相放大的干涉圖中，取出比較平坦的局域部分，再進(jìn)行位相差放大，即可完成數(shù)字干涉儀空間分辨率的標(biāo)定。
文檔編號G01B9/021GK1710376SQ20051002768
公開日2005年12月21日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者陳建文, 高鴻奕, 李儒新, 徐至展 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所