專(zhuān)利名稱(chēng)：實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制干涉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及表面形貌的實(shí)時(shí)測(cè)量，特別是一種實(shí)時(shí)測(cè)量表面形 貌的正弦相位調(diào)制干涉裝置。
背景技術(shù)：
由于半導(dǎo)體激光器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)D )波長(zhǎng)的溫度穩(wěn)定性得到較好 的解決，半導(dǎo)體激光干涉儀正在被廣泛地研究開(kāi)發(fā)。LD除體積小、用 電省、價(jià)格低外， 一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是波長(zhǎng)調(diào)制簡(jiǎn)便。這使得能提高測(cè)量 精度的光外差技術(shù)在半導(dǎo)體激光干涉儀中可以簡(jiǎn)單地通過(guò)直接調(diào)制LD 的注入電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)調(diào)制注入電流，很容易實(shí)現(xiàn)干涉信號(hào)的相位調(diào) 制，從而實(shí)現(xiàn)位移、距離、面形等參數(shù)較高精度的測(cè)量。比如日本新瀉 大學(xué)的T. Suzuki等人提出了一種用于測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制半 導(dǎo)體激光干涉儀(在先技術(shù)[l] Takamasa Suzuki, Osami Sasaki, Jinsaku Kaneda， Takeo M咖yama， "Real time two-dimensional surface profile measurement in a sinusoidal phase modulating laser dk)de interferometer," Opt. Eng. ， 1994,33(8), 2754-2759)。此干涉儀的調(diào)制電流為
/冊(cè)(0-"咖(6)/ +的。 (1)
光電探測(cè)器CCD探測(cè)到的干涉信號(hào)可以表示為
S(jc，:M) = S必+ S0 cos[—zcos(fi^ +的+ ar(Jc,力]， (2)
Sdc是干涉信號(hào)的直流分量，它與驅(qū)動(dòng)電流的直流Io相關(guān)。So是干涉信號(hào) 的交流分量振幅，它與電流調(diào)制信號(hào)Im(t)相關(guān)。a是調(diào)制電流的振幅，(0C 是調(diào)制電流的角頻率，e是調(diào)制電流的初相。z是正弦相位調(diào)制深度，ot(x，y) 是待測(cè)量相位。
在先技術(shù)[l]中，在調(diào)制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，光電探襴器CCD對(duì)干
涉信號(hào)積分四次Pi(x，y) (i-l~4)，其表達(dá)式如下
其中的x和y表示被測(cè)物體表面的位置坐標(biāo)。正弦相位調(diào)制信號(hào)處理系 統(tǒng)對(duì)每一個(gè)像素進(jìn)行加減運(yùn)算得
<formula>formula see original document page 5</formula>(5)
其中系數(shù)
Jn(z)是n階Bessel函數(shù)。 被測(cè)物體的表面形貌為
<formula>formula see original document page 5</formula>(6)
式中r(x，y)是待測(cè)量的表面形貌值，X是激光的波長(zhǎng)。
在先技術(shù)[l]的測(cè)量精度為14nm,測(cè)量范圍小于X/4，使用時(shí)要校正， 操作較困難，原因有三 一是半導(dǎo)體激光器的光強(qiáng)被調(diào)制，使得Sac和 So隨時(shí)間變化，這將影響(6)式中的相位值，造成測(cè)量誤差；二是半導(dǎo)體 激光器的波長(zhǎng)漂移要影響表面形貌的測(cè)量值r(x，y):三是該方法是在特定 條件下得到物體的表面形貌，目前無(wú)法精確測(cè)量z^2.45、 6=56°，它也引 入測(cè)量誤差。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述在先技術(shù)[l]中所存在的缺點(diǎn)，提供 一種實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制干涉裝置。解決直接調(diào)制半導(dǎo)體 激光器波長(zhǎng)引起的光強(qiáng)度波動(dòng)與測(cè)量范圍小和精度低的問(wèn)題，儀器要求
達(dá)到操作方便，擴(kuò)大測(cè)量范圍，提高測(cè)量精度。 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下
一種實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制干涉裝置，包括一半導(dǎo)伴激 光器，沿該半導(dǎo)體激光器的出射光束前進(jìn)方向同光軸地依次設(shè)置第一透 鏡組、分束器，在該分束器的透射光束的前進(jìn)方向上設(shè)置被測(cè)物體，在 分束器的反射光束的前進(jìn)方向上放置有參考平板；被參考平板反射的光 束前進(jìn)方向上依次放置有第二透鏡和探測(cè)元件，其特點(diǎn)是所述的探測(cè) 元件的輸出端與信號(hào)處理單元的第一輸入端相連接，信號(hào)處理單元的輸 出端與計(jì)算機(jī)相連接，直流電源和信號(hào)源通過(guò)驅(qū)動(dòng)器與半導(dǎo)體激光器相
連接，該信號(hào)源的第二輸出端與所述的信號(hào)處理單元的第二輸入端相連 接，該信號(hào)源向半導(dǎo)體激光器和所述的信號(hào)處理單元同時(shí)注入--個(gè)正弦 電流信號(hào)。
所述的分束器是指能夠?qū)⑷肷涔獍唇咏趌:l的光強(qiáng)比分成兩束光 的分光元件的分光棱鏡、或一面鍍有析光膜的平行平板。
所述的參考平板是一對(duì)著分束器一側(cè)的表面上鍍有增透膜的平行平 板。所述的探測(cè)元件是一維或二維光電探測(cè)器。
所述的信號(hào)處理單元包括實(shí)時(shí)相位探測(cè)電路、實(shí)時(shí)鑒相電路與同步 電路。
所述的實(shí)時(shí)相位探測(cè)電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括第一放大器、第二放大器、 計(jì)算電路、第一低通濾波器和第二低通濾波器。
所述的實(shí)時(shí)鑒相電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括第三放大器，第四放大器，除 法電路，解相電路，相位補(bǔ)償電路，所述的相位補(bǔ)償電路由單片機(jī)構(gòu)成。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)
1 )、通過(guò)實(shí)時(shí)相位探測(cè)電路與實(shí)時(shí)鑒相電路來(lái)得到被測(cè)物體的表面 形貌，能夠使整個(gè)系統(tǒng)高精度實(shí)時(shí)完成信號(hào)的采集、處理和顯示。
2) 、采用半導(dǎo)體激光器，使整個(gè)系統(tǒng)具有體積小，調(diào)制簡(jiǎn)單，調(diào)制 精度高等優(yōu)點(diǎn)。
3) 、同在先技術(shù)[l]相比，本實(shí)用新型的測(cè)量精度較高。在先技術(shù)[l] 中，直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)時(shí)，半導(dǎo)體激光器的輸出光強(qiáng)會(huì)隨時(shí) 間變化，影響了干涉信號(hào)的強(qiáng)度，導(dǎo)致系數(shù)Ac與As不能-直相等，致 使測(cè)量的相位有誤差。因此光強(qiáng)變化會(huì)引入測(cè)量誤差。本實(shí)用新型含有 實(shí)時(shí)鑒相電路，利用該電路消除了光強(qiáng)變化的影響，避免了該項(xiàng)誤差， 提高了干涉儀的測(cè)量精度。
4) 、本實(shí)用新型通過(guò)使用相位補(bǔ)償方法將測(cè)量范圍擴(kuò)大到--個(gè)波長(zhǎng) 以上。
5) 、在先技術(shù)[l]使用査表法得到被測(cè)量物體相位，再計(jì)算出被測(cè)量 物體的表面形貌，測(cè)量速度慢。本實(shí)用新型采用實(shí)時(shí)鑒相電路，可以通 過(guò)電路直接得到被測(cè)量物體的表面形貌，測(cè)量速度快。
6) 、本實(shí)用新型不需要校正z和e，用戶操作簡(jiǎn)便。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的激光干涉儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的信號(hào)處理流程示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。 先請(qǐng)參閱圖1，圖1為本實(shí)用新型實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的激光干涉儀 的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見(jiàn)，本實(shí)用新型實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào) 制干涉裝置，包括一半導(dǎo)體激光器1，沿該半導(dǎo)體激光器1的出射光束 前進(jìn)方向同光軸地依次設(shè)置第一透鏡組2、分束器3，在該分束器3的透 射光束tl的前進(jìn)方向上設(shè)置被測(cè)物體5，在分束器3的反射光束fl的前 進(jìn)方向上放置有參考平板4;光束fl被參考平板4反射后的前進(jìn)方向上
依次放置有第二透鏡6和探測(cè)元件7，所述的探測(cè)元件7的輸出端與信 號(hào)處理單元11的第一輸入端8a相連接，信號(hào)處理單元11的輸出端與計(jì) 算機(jī)12相連接，與半導(dǎo)體激光器1連接的驅(qū)動(dòng)器13分別與直流電源14 和信號(hào)源15連接，該信號(hào)源15的第二輸出端與所述的信號(hào)處理單元11 的第二輸入端8b相連接，該信號(hào)源15向半導(dǎo)體激光器1和所述的信號(hào) 處理單元11同時(shí)注入一個(gè)正弦電流信號(hào)。
所述的分束器3是指能夠?qū)⑷肷涔獍唇咏?: 1的光強(qiáng)比分成兩束 光的分光元件。如分光棱鏡、或一面鍍有析光膜的平行平板等。
所述的信號(hào)處理單元ll包括實(shí)時(shí)相位探測(cè)電路8、實(shí)時(shí)鑒相電路9與 同步電路IO。信號(hào)處理單元11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。
所述的實(shí)時(shí)相位探測(cè)電路8的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括放大器801、放大器802、 計(jì)算電路803、低通濾波器804、低通濾波器805。
所述的實(shí)時(shí)鑒相電路9的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括放大器901，放大器902， 除法電路卯3，解相電路904，相位補(bǔ)償電路卯5。
所述的驅(qū)動(dòng)器13是一半導(dǎo)體激光調(diào)制器，它控制半導(dǎo)體激光器的注 入電流。
所述的信號(hào)源15是向半導(dǎo)體激光調(diào)制器13注入調(diào)制信號(hào)的信號(hào)發(fā)生 器，使得半導(dǎo)體激光器l的波長(zhǎng)按正弦變化，從而得到正弦相位調(diào)制的干 涉信號(hào)。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程是直流電源14的直流電流io和信號(hào)源15的 正弦電^tAi(t)通過(guò)半導(dǎo)體激光調(diào)制器(LM) 13驅(qū)動(dòng)所述的半導(dǎo)體激光器
1，正弦電壓調(diào)制信號(hào)與電流調(diào)制信號(hào)分別為
W)"cosw， (7)
A!'(f)-acoso)c" (8) "=尺" (9)其中A表示振幅，(Oe表示角頻率，K^為半導(dǎo)體激光調(diào)制器的轉(zhuǎn)換系數(shù)。 半導(dǎo)體激光器l輸出波長(zhǎng)與光強(qiáng)分別為
雄)=A + = A + A譜s扱J ， (10)<formula>formula see original document page 9</formula> (11)
其中X^是半導(dǎo)體激光器1的中心波長(zhǎng)，P,與P2分別為半導(dǎo)體^[光器1的 波長(zhǎng)調(diào)制系數(shù)和光強(qiáng)調(diào)制系數(shù)?？紤]光強(qiáng)變化的影響，則探測(cè)元件7接 收到的干涉信號(hào)為
<formula>formula see original document page 9</formula>， (12)
式中X， y為被測(cè)物體5表面的位置坐標(biāo)，s,為干涉信號(hào)直流分量，so為 信號(hào)交流分量的振幅。z為正弦相位調(diào)制深度，人為激光波長(zhǎng)，它們受光 強(qiáng)變化(g(t))影響，其表達(dá)式為
<formula>formula see original document page 9</formula>(13)
<formula>formula see original document page 9</formula> (14)
式中To-1q/c， T產(chǎn)Vc， 1o和l分別為物體光的光程和參考光的光程，c為 光速。(12)式中的"。為參考鏡4靜止時(shí)干涉信號(hào)的相位，它由兩干涉臂 的初始光程差2D。決定
<formula>formula see original document page 9</formula>(15)
",(U)為被測(cè)物體5表面形貌引起的干涉信號(hào)的相位變化，它由下式計(jì) 算得出
<formula>formula see original document page 9</formula> (16)
其中r(;c，力為被測(cè)物體5表面任一點(diǎn)的形貌值。將(12)式展開(kāi)并忽略其
中的直流分量可得
<formula>formula see original document page 9</formula> (17)
式中a(jc,力="。+ a, 力，■/ (z)是第n階Bessel函數(shù)。
所述的信號(hào)源15發(fā)出的同步信號(hào)經(jīng)同步電路10的同步輸出端口10a
輸出。在同步信號(hào)的控制下，干涉信號(hào)從第一放大器801的第一輸入端口 8a輸入，經(jīng)第一放大器801放大后，再輸入計(jì)算電路803的第一輸入端口 803a;所述的信號(hào)源15發(fā)出的調(diào)制信號(hào)從第二放大器802的第--輸入端口 8b輸入，經(jīng)第二放大器802放大后，也輸入計(jì)算電路的第二輸入端口803b。 計(jì)算電路803進(jìn)行乘法計(jì)算后，分別輸入第一低通濾波器804與第二低通 濾波器805進(jìn)行低通濾波后，得到信號(hào)
f(W)^J^人Wz)si沖，3;)， (18) 尸2(x，;M)=2SoA/2(Z)COSa(X，>0 ， (19) 其中A為第一放大器801的增益，尺2為第二放大器802的增益，A^為計(jì)算 電路803的增益，尺u為第一低通濾波器804的增益，^2為第二低通濾波 器805的增益。
P,(x，y，t)通過(guò)第三放大器901的輸入端口901a輸入第三放大器卯l進(jìn) 行放大后，經(jīng)除法電路903的第一輸入端口卯3a輸入除法電路903 。 P2(x,y，t) 通過(guò)第四放大器902的輸入端口902a輸入第四放大器卯2進(jìn)行放大后，經(jīng) 除法電路903的第二輸入端口卯3b輸入除法電路卯3 。信號(hào)P,(x，y，t)與 P2(x，y，t)在除法電路卯3中作除法運(yùn)算，得到信號(hào)
戶",力=4^"tan["",y，)]=尺tan["(;:，力]， (20) 其中K3是第三放大器卯1的增益、K4是第四放大器902的增益，<formula>formula see original document page 10</formula>
P(x，y)信號(hào)從解相電路904的第一輸入端口904a輸入，并由解相電路904 解相得到相位<formula>formula see original document page 10</formula>(21)
所以被測(cè)物體5的表面形貌為
r(jc，力-a(;c，3;K/(4;r) 。 (22)
由(22)式可知，表面形貌與半導(dǎo)體激光器l的光強(qiáng)無(wú)關(guān)，說(shuō)明本實(shí)用新型 能消除光強(qiáng)變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
從(21)式可知，相位主值區(qū)間在[-7i/2，+7t/2]，所以表面粗糙度r(x，y)的 最大測(cè)量范圍是A/4。為了擴(kuò)大測(cè)量范圍，將信號(hào)P,(x，y，t)從相位補(bǔ)償電路 卯5的第一輸入端口卯5a輸入相位補(bǔ)償電路905;將從解相電路卯4輸出的 相位a(x，y)經(jīng)相位補(bǔ)償電路905的第二輸入端口 905b輸入相位補(bǔ)償電路 卯5;將信號(hào)P2(x,y，t)從相位補(bǔ)償電路卯5的第三輸入端口鄰5c輸入相位補(bǔ) 償電路卯5。由相位補(bǔ)償電路卯5對(duì)sina(x，y)與cosa(x，y)的值(符號(hào))跳 變進(jìn)行判斷，從而得到相位a(x，y)所在象限的相位補(bǔ)償值，其補(bǔ)償方法 如表1所示。
表l相位補(bǔ)償
cosa(x,y)sina(x，y)相位補(bǔ)償
—++71
+
-Tl
■+7U
根據(jù)表l的相位補(bǔ)償方法，我們就能將測(cè)量范圍擴(kuò)大到一個(gè)波長(zhǎng)以
上。相位a(x，y)的測(cè)量精度可達(dá)到0.01rad，若采用中心波長(zhǎng)Ao為785nm的 半導(dǎo)體激光器l ，則被測(cè)物體表面縱向測(cè)量分辨率為0.62nm。
本實(shí)施例采用的裝置如圖1所示。驅(qū)動(dòng)器13的調(diào)制系數(shù)為 1.56xl(^nm/mA。直流電源14為半導(dǎo)體激光器1提供50mA的直流電流。 信號(hào)源15向半導(dǎo)體激光器1注入正弦相位調(diào)制信號(hào)，改變半導(dǎo)體激光器 1的波長(zhǎng)，調(diào)制干涉信號(hào)中的相位。
上面所述的半導(dǎo)體激光器1是采用波長(zhǎng)為785nrn的半導(dǎo)體激光器。 所述的分束器3是指能夠?qū)⑷肷涔獍唇咏?:1的光強(qiáng)比分成兩束 光的分光棱鏡。
所述的參考平板4是一表面鍍銀的平面鏡。 所述的被測(cè)物體5是一光楔。 所述的第二透鏡6是一焦距為75mm的透鏡。 所述的探測(cè)元件7是二維CCD光電探測(cè)器。
所述的信號(hào)處理單元l 1由實(shí)時(shí)相位探測(cè)電路8、實(shí)時(shí)鑒相電路9與同 步電路10構(gòu)成。
所述實(shí)時(shí)相位探測(cè)電路8由第一放大器801、第二放大器802、計(jì)算電 路803、低通濾波器804與805構(gòu)成。第一放大器801與第二放大器802由芯 片LM232構(gòu)成，計(jì)算電路803由芯片AD532完成，低通濾波器由芯片 LF356與跟隨器BC108構(gòu)成。
所述的實(shí)時(shí)鑒相電路9由第三放大器901、第四放大器902、除法電路 卯3、解相電路卯4、相位補(bǔ)償電路卯5構(gòu)成。第三放大器卯l、第四放大 器902由芯片LM232完成，除法器卯3由芯片AD538完成。解相電路卯4 與相位補(bǔ)償電路905由單片機(jī)完成。所述的解相電路904與相位補(bǔ)償電路 卯5是一型號(hào)為ADuc812的單片機(jī)。
所述的驅(qū)動(dòng)器13是一半導(dǎo)體激光調(diào)制器，用于將正弦電壓調(diào)制信號(hào)
轉(zhuǎn)換成正弦電流調(diào)制信號(hào)。
所述的信號(hào)源15是一信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生正弦相位調(diào)制所需的正 弦電壓調(diào)制信號(hào)。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程是:作為半導(dǎo)體激光器l的半導(dǎo)體激光器發(fā)出 的光由一物鏡2擴(kuò)束與準(zhǔn)直后照射到分光棱鏡3上。通過(guò)分光棱鏡3的反射 光束fl照射到鍍銀平面鏡4上，透過(guò)分光棱鏡3的透射光束t 1照射到光楔5
上。鍍銀平面鏡4的反射光束和光楔5的反射光束進(jìn)行千涉，產(chǎn)生的干涉 信號(hào)經(jīng)透鏡6成像在二維光電探測(cè)器CCD7上。二維光電探測(cè)器CCD7將 干涉信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)豐，少，f),
y, f) = (jc， y， 0 + s。 (x， ，， f) cos[z(x，力cos(0t./ + P) + a( X，少,/)],(23 )
其中ar(jc，:M) = a。+Qr,(x，:M)。 (24) 在同步信號(hào)10a控制下，干涉信號(hào)^c，j;力從第一放大器801的第一輸 入端口8a輸入第一放大器801，經(jīng)第一放大器801放大后，再輸入計(jì)算電 路803的第一輸入端口 803a;調(diào)制信號(hào)F(O - JC0S6>f/從第二放大器802的輸 入端口8b輸入第二放大器802，經(jīng)第二放大器802放大后，輸入計(jì)算電路 803的第二輸入端口803b。 二者經(jīng)由計(jì)算電路803進(jìn)行乘法計(jì)算，結(jié)果分 別輸入到第一低通濾波器804與第二低通濾波器805中進(jìn)行低通濾波，得 到信號(hào)《(jc，:M)、 AOc，:m)。將Pi(x，y，t)、 P2(x，y，t)分別輸入實(shí)時(shí)鑒相電路9 的第一放大器901與第二放大器卯2進(jìn)行放大,并由除法電路903作除法運(yùn) 算得信號(hào)戶Oc，力。除法電路卯3將信號(hào)P(x，y)輸入解相電路904，由解相電 路904解相得到相位a(;c，力，從而得到光楔的表面形貌為
= a(x,力A/(4;r) 。 (25) 測(cè)得的光楔表面三維形貌圖由計(jì)算機(jī)12來(lái)顯示(只使用計(jì)算機(jī)的顯 示功能)。信號(hào)發(fā)生器15產(chǎn)生的正弦電壓調(diào)制信號(hào)輸入到半導(dǎo)體激光調(diào) 制器13中，將正弦電壓調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流調(diào)制信號(hào)，最終將電流調(diào)制 信號(hào)注入LD調(diào)制激光的波長(zhǎng)。注入半導(dǎo)體激光器l的直流電流為50mA。 半導(dǎo)體激光器的中心波長(zhǎng)為785nm，調(diào)制信號(hào)振幅為1.5V，調(diào)制頻率是 100Hz。在此條件下， 一般實(shí)驗(yàn)環(huán)境測(cè)得光楔的形貌的重復(fù)測(cè)量精度為 幾納米，測(cè)量范圍超過(guò)一個(gè)波長(zhǎng)。整個(gè)測(cè)量裝置的輸出信號(hào)與半導(dǎo)體激 光器光強(qiáng)調(diào)制無(wú)關(guān)，說(shuō)明實(shí)時(shí)鑒相電路消除了光強(qiáng)調(diào)制對(duì)測(cè)量精度的影 響。
權(quán)利要求1、一種實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制干涉裝置，包括一半導(dǎo)體激光器(1)沿該半導(dǎo)體激光器(1)的出射光束前進(jìn)方向同光軸地依次設(shè)置第一透鏡組(2)、分束器(3)，在該分束器(3)的透射光束(t1)的前進(jìn)方向上設(shè)置被測(cè)物體(5)，在分束器(3)的反射光束(f1)的前進(jìn)方向上放置有參考平板(4)；光束(f1)被參考平板(4)反射后的前進(jìn)方向上依次放置有第二透鏡(6)和探測(cè)元件(7)，其特征在于所述的探測(cè)元件(7)的輸出端與信號(hào)處理單元(11)的第一輸入端(8a)相連接，信號(hào)處理單元(11)的輸出端與計(jì)算機(jī)(12)相連接，與半導(dǎo)體激光器(1)連接的驅(qū)動(dòng)器(13)分別與直流電源(14)和信號(hào)源(15)連接，該信號(hào)源(15)的第二輸出端與所述的信號(hào)處理單元(11)的第二輸入端(8b)相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制干涉裝 置，其特征在于所述的分束器(3)是指能夠?qū)⑷肷涔獍唇咏趌: 1的 光強(qiáng)比分成兩束光的分光元件的分光棱鏡、或一面鍍有析光膜的平行平 板。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制干涉裝 置，其特征在于所述的參考平板(4)是一對(duì)著分束器(3) —側(cè)的表面 上鍍有增透膜的平行平板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制干涉裝 置，其特征在于所述的探測(cè)元件(7)是一維或二維光電探測(cè)器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制干涉裝 置，其特征在于所述的信號(hào)處理單元(11)包括實(shí)時(shí)相位探測(cè)電路(8)、 實(shí)時(shí)鑒相電路(9)與同步電路(10)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制干涉裝 置，其特征在于所述的實(shí)時(shí)相位探測(cè)電路(8)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括第一放大 器(801)、第二放大器(802)、計(jì)算電路(803)、第一低通濾波器(804)、
7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制干涉裝 置，其特征在于所述的實(shí)時(shí)鑒相電路(9)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括第三放大器(卯l),第四放大器(卯2)，除法電路(卯3)，解相電路(904)，相位 補(bǔ)償電路(905)，所述的相位補(bǔ)償電路(卯5)由單片機(jī)構(gòu)成。
專(zhuān)利摘要一種實(shí)時(shí)測(cè)量表面形貌的正弦相位調(diào)制干涉裝置，包括一半導(dǎo)體激光器，沿該半導(dǎo)體激光器的出射光束前進(jìn)方向同光軸地依次設(shè)置第一透鏡組、分束器，在該分束器的透射光束的前進(jìn)方向上設(shè)置被測(cè)物體，在分束器的反射光束的前進(jìn)方向上放置有參考平板；被參考平板反射的光束前進(jìn)方向上依次放置有第二透鏡和探測(cè)元件，其特征在于所述的探測(cè)元件的輸出端與信號(hào)處理單元的第一輸入端相連接，信號(hào)處理單元的輸出端與計(jì)算機(jī)相連接，直流電源和信號(hào)源通過(guò)驅(qū)動(dòng)器與半導(dǎo)體激光器相連接，該信號(hào)源的第二輸出端與所述的信號(hào)處理單元的第二輸入端相連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，測(cè)量范圍大，精度高。
文檔編號(hào)G01B9/02GK201003947SQ20072006711
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日
發(fā)明者何國(guó)田, 王向朝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所