專利名稱：白光剪切干涉儀等光程的快速調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及白光剪切干涉儀，特別是一種白光剪切干涉儀等光程的快速調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
剪切干涉儀通過(guò)待測(cè)波面與自身復(fù)制面的干涉求得波面的信息，已經(jīng)被廣泛應(yīng) 用于光學(xué)檢驗(yàn)、光學(xué)測(cè)量、全息術(shù)、光學(xué)信息處理、激光散斑以及紅外技術(shù)等各個(gè) 領(lǐng)域。其中，白光剪切干涉儀由于采用等光程干涉，不受待測(cè)光源相干性的限制， 適用于白光光源和多種寬光譜激光光源，包括半導(dǎo)體激光光源和某些化學(xué)激光器光 源。等光程調(diào)整的精度決定了白光剪切干涉儀的性能， 一般采用直接用白光光源觀 察彩色條紋的方法，由于兩路相干涉光的光程差直接由毫米以上的精度調(diào)整到微米 量級(jí)，操作難度大，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。因此需要一種可以目視，精度漸進(jìn)的簡(jiǎn)單調(diào)整方 式。
白光剪切干涉儀包括雅敏剪切干涉儀、馬赫曾德剪切干涉儀和Sagnac剪切干涉 儀等多種類型。
在先技術(shù)[l](參見(jiàn)"普通物理實(shí)驗(yàn)"，孟爾熹主編，山東大學(xué)出版社1988。邁 克爾遜干涉儀的調(diào)整和使用,p296)中所描述的利用氦氖激光源作光源，與擴(kuò)束鏡相 連，作初步調(diào)整。然后更換光譜寬的鈉燈觀察，進(jìn)一步調(diào)整光程。最后用白光光源 觀察到中心的彩色條紋，達(dá)到干涉等光程。該方法依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，需要多次 更換設(shè)備，且調(diào)整費(fèi)時(shí)、不易操作，對(duì)于高精密光學(xué)裝置的調(diào)整和標(biāo)定不適用。
在先技術(shù)[2](參見(jiàn)在先技術(shù)高鴻奕、陳健文、謝紅蘭、徐至展馬赫-陳德?tīng)柛?涉儀的快速調(diào)整方法，申請(qǐng)?zhí)?3116834.5，申請(qǐng)日期2003.5.9)中所描述的是用 微束準(zhǔn)直調(diào)整的方法對(duì)馬赫-曾德干涉儀進(jìn)行調(diào)整。該方法利用幾何方法調(diào)整光線的 位置，進(jìn)一步根據(jù)光線位置調(diào)整反射鏡的角度等，采用目視觀察使兩束光重合從而 達(dá)到調(diào)節(jié)兩路光程的目的。此方法由于采用幾何及目視判斷法，精度較低，且不能 應(yīng)用于剪切干涉儀的光路調(diào)整，不適合用于對(duì)所述的馬赫-曾德剪切干涉儀進(jìn)行等光 程的調(diào)整。
在先技術(shù)[3](參見(jiàn)"用全息光學(xué)元件調(diào)整馬赫-陳德干涉儀"，王新菊，應(yīng)用激光聯(lián)刊，1989年6期第8巻，第307頁(yè)-309頁(yè))中所描述的是用全息光學(xué)元件來(lái)調(diào) 整馬赫-曾德干涉儀。該方法先利用兩個(gè)柱面波前在記錄平面上疊加，生成所需的等 軸雙曲帶波片。然后將上述帶波片放入馬赫-曾德干涉儀中，利用全息元件再現(xiàn)的圖 樣來(lái)判斷干涉儀是否調(diào)準(zhǔn)。該方法由于采用的是全息法調(diào)整干涉儀，因此對(duì)再現(xiàn)波 面質(zhì)量有較高的要求，而且其調(diào)整精度由全息光學(xué)元件唯一確定，不能改變，所以 不適合用于所述的馬赫-曾德剪切干涉儀的等光程調(diào)整。
在先技術(shù)[4](參見(jiàn)在先技術(shù)欒竹、劉立人、王利娟、劉德安雙光源準(zhǔn)直光管， 申請(qǐng)?zhí)?00810035779.5，申請(qǐng)日期2008.4.9)中所描述的利用雙光源準(zhǔn)直光管產(chǎn) 生的高度準(zhǔn)直波面作為干涉儀的標(biāo)定光源來(lái)調(diào)整干涉儀的光程差。該方法可以調(diào)整 一般白光干涉儀的等光程，但不適用于對(duì)白光剪切干涉儀等光程的調(diào)整，而且該方 法調(diào)整時(shí)精度不可控制，不符合所述的馬赫-曾德剪切干涉儀的等光程調(diào)整的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種白光剪切干涉儀等光程的快速調(diào)整方 法，該方法可精確并快速地將白光剪切干涉儀兩路光束調(diào)整到等光程狀態(tài)，使得所 涉及的干涉儀能用于檢測(cè)大口徑衍射極限的激光波面質(zhì)量，該方法具有簡(jiǎn)便、快速 且其精確度漸進(jìn)可控的特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種白光剪切干涉儀等光程的快速調(diào)整方法，其特征在于包括下列步驟
① 在待調(diào)整的白光剪切干涉儀，以下簡(jiǎn)稱為干涉儀的激光輸入窗口前設(shè)置可調(diào) 啁啾激光器和擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡，所述的可調(diào)啁啾激光器發(fā)出的激光經(jīng)所述的擴(kuò)束準(zhǔn)直 透鏡擴(kuò)束后準(zhǔn)直地射入干涉儀的激光輸入窗口，調(diào)整干涉儀，使干涉儀的觀察屏上 觀察到初步的剪切條紋，此時(shí)干涉條紋公式為
A+d=p入，
式中A為干涉儀剪切量S所引起的光程差，p為干涉條紋的級(jí)數(shù)，A為所述的 可調(diào)啁啾激光器輸出的激光波長(zhǎng)，d為干涉儀兩臂不等長(zhǎng)所引起的光程差，即為本 方法所要消除的光程差；
② 調(diào)節(jié)所述的可調(diào)啁啾激光器，使輸出激光中心波長(zhǎng)在650nm，波長(zhǎng)寬度為 lnm，在觀察屏上觀察干涉條紋，固定干涉儀的一臂光路，稱為固定光路，調(diào)節(jié)另 外一臂光路稱為可動(dòng)光路，使兩臂之光程差d逐漸減小，直至觀察到觀察屏上的干 涉條紋穩(wěn)定為止；③ 擴(kuò)大所述的可調(diào)啁啾激光器的輸出波長(zhǎng)寬度，繼續(xù)調(diào)節(jié)可動(dòng)光路，使光程差 d減小，直至觀察到觀察屏上的干涉條紋重新穩(wěn)定為止；
④ 重復(fù)步驟③，逐步擴(kuò)大可調(diào)啁啾激光器輸出的波長(zhǎng)寬度，直至波長(zhǎng)寬度達(dá) 100nm，所述的光程差d的值減小到微米以下量級(jí)，達(dá)到干涉儀等光程的要求。
所述的馬赫-曾德剪切干涉儀的具體調(diào)整步驟包括
① 在待調(diào)整的馬赫-曾德剪切干涉儀的激光輸入窗口前設(shè)置所述的可調(diào)啁啾激 光器和擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡，所述的可調(diào)啁啾激光器發(fā)出的激光經(jīng)所述的擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡擴(kuò)
束后準(zhǔn)直地經(jīng)所述的馬赫-曾德剪切干涉儀的激光輸入窗口并45度角地入射到第一 半透半反鏡，透過(guò)該第一半透半反鏡的光束為M光束，經(jīng)該第一半透半反鏡反射的 光束為N光束，與M光束垂直，在N光束前進(jìn)方向上放置第一全反鏡組，在M光 束前進(jìn)方向上放置第二全反鏡組，所述的N光束和M光束分別經(jīng)兩束光經(jīng)第一全反 鏡組、第二全反鏡組全反射后在第二半透半反鏡位置垂直相交，所述的N光束透過(guò) 第二半透半反鏡，所述的M光束經(jīng)第二半透半反鏡反射后均到達(dá)觀察屏，調(diào)節(jié)第一 全反鏡組的位置，使經(jīng)過(guò)第一半透半反鏡的反射的N光束與透射的M光束之間產(chǎn)生 橫向剪切量S，調(diào)節(jié)第二全反鏡組的位置，使在觀察屏上觀察到初步的干涉條紋， 干涉條紋的位置由下式確定
R ^ x + = p義
。^2 ,
其中A為所述的可調(diào)啁啾激光器輸出的激光波長(zhǎng)，『。為經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡后
的入射光束波面的波高，S為M光束與N光束在觀察屏上垂直于光軸方向上的位移 即橫向的剪切量，R為入射光束的口徑半徑，d為M光束與N光束之間由于所述的全 反鏡組的位置而產(chǎn)生的光程差，x為p級(jí)干涉條紋在觀察屏上的位置坐標(biāo)，坐標(biāo)原 點(diǎn)O位于干涉圖樣的中心位置；
② 調(diào)節(jié)擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡的位置，改變其與啁啾激光器之間的距離h，使觀察屏上 在剪切范圍內(nèi)的干涉條紋的數(shù)目保持在3 5條，調(diào)節(jié)所述的啁瞅激光器輸出的激光 脈沖，使其輸出波長(zhǎng)中心在650nm，波長(zhǎng)寬度在lnm，觀察觀察屏上的干涉條紋變動(dòng) 情況，逐步調(diào)節(jié)第二全反鏡組位置，使干涉條紋變動(dòng)的速度減緩直至目視千涉條紋 基本不變?yōu)橹梗?br> ③ 擴(kuò)大所述的可調(diào)啁啾激光器的輸出波長(zhǎng)寬度，繼續(xù)調(diào)節(jié)第二全反鏡組位置， 使光程差d減小，直至觀察到觀察屏上的干涉條紋重新穩(wěn)定為止；④重復(fù)步驟③，逐步擴(kuò)大可調(diào)啁啾激光器輸出的波長(zhǎng)寬度，直至波長(zhǎng)寬度達(dá) 100nm，使所述的馬赫-曾德剪切干涉儀兩臂光程差d的值減小到微米以下量級(jí)，達(dá) 到干涉儀等光程的要求。
所述的最佳橫向的剪切量S=0.5R。
所述的觀察屏可以替代為由成像物鏡、CCD和帶有分析軟件的計(jì)算機(jī)組成計(jì) 算機(jī)圖像處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)效果
實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明方法可精確并快速地將白光剪切干涉儀兩路光束調(diào)整到等光 程狀態(tài)，該方法具有簡(jiǎn)便、快速且其精確度漸進(jìn)可控的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明對(duì)一般剪切干涉儀的調(diào)整方法的示意圖。
圖2是本發(fā)明對(duì)馬赫-曾德剪切干涉儀快速調(diào)整示意圖。
圖3是可調(diào)啁啾激光器光源發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡后的入射情況。
圖4是在觀察屏上所看到的剪切干涉圖樣的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù) 范圍。
先請(qǐng)參閱圖1，圖1所示為本發(fā)明對(duì)一般剪切干涉儀的調(diào)整方法的示意圖，其 中l(wèi)為可調(diào)啁啾激光器，2為擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡，12為需要調(diào)整的干涉儀，9為觀察屏。 圖中S代表光束經(jīng)過(guò)干涉儀后產(chǎn)生的剪切量(包括橫向及徑向剪切量)。白光剪切干 涉儀等光程的快速調(diào)整方法包括下列步驟
① 在待調(diào)整的白光剪切干涉儀12的激光輸入窗口前設(shè)置可調(diào)啁啾激光器1和擴(kuò) 束準(zhǔn)直透鏡2，所述的可調(diào)啁啾激光器1發(fā)出的激光經(jīng)所述的擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡2擴(kuò)束 后準(zhǔn)直地射入干涉儀12的激光輸入窗口，調(diào)整干涉儀12，使干涉儀的觀察屏9上 觀察到初步的剪切條紋，此時(shí)干涉條紋公式為
△+d=p入，
式中A為干涉儀剪切量S所引起的光程差，p為干涉條紋的級(jí)數(shù)，入為所述的 可調(diào)啁啾激光器1輸出的激光波長(zhǎng)，d為干涉儀兩臂不等長(zhǎng)所引起的光程差，即為 本方法所要消除的光程差；
② 調(diào)節(jié)所述的可調(diào)啁啾激光器1，使輸出激光中心波長(zhǎng)在650nm，波長(zhǎng)寬度為lnm，在觀察屏9上觀察干涉條紋，固定干涉儀的一臂光路，稱為固定光路，調(diào)節(jié) 另外一臂光路稱為可動(dòng)光路，使兩臂之光程差d逐漸減小，直至觀察到觀察屏9上 的干涉條紋穩(wěn)定為止；
③ 擴(kuò)大所述的可調(diào)啁啾激光器1的輸出波長(zhǎng)寬度，繼續(xù)調(diào)節(jié)可動(dòng)光路，使光程 差d減小，直至觀察到觀察屏9上的干涉條紋重新穩(wěn)定為止；
④ 重復(fù)步驟③，逐步擴(kuò)大可調(diào)啁啾激光器輸出的波長(zhǎng)寬度，直至波長(zhǎng)寬度達(dá) 100nm，所述的光程差d的值減小到微米以下量級(jí)，達(dá)到干涉儀等光程的要求。
以下用馬赫-曾德剪切干涉儀等光程的快速調(diào)整步驟來(lái)對(duì)本方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明 馬赫-曾德剪切干涉儀裝置如圖2所示，其構(gòu)成包括兩塊以45度角平行放置 的第一半透半反鏡3和第二半透半反鏡6，第一全反射鏡組4， 5，第二全反射鏡組 7， 8，所述的第一全反射鏡組4， 5的底部位于第一導(dǎo)軌10上，所述的第二全反鏡 組7， 8的底部位于第二導(dǎo)軌11上，其中第一導(dǎo)軌10和第二導(dǎo)軌11都可沿圖中所 示的方向移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)兩全反鏡組的移動(dòng)。
圖3是可調(diào)啁啾激光器光源發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡后的入射情況，擴(kuò)束 準(zhǔn)直透鏡2位于可移動(dòng)的導(dǎo)軌13上，通過(guò)導(dǎo)軌13可以改變擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡2與可調(diào) 啁啾激光器1的距離h，從而改變?nèi)肷洳娴牟ǜ過(guò) 。
馬赫-曾德剪切干涉儀等光程的快速調(diào)整的方法的具體調(diào)整步驟如下 ①在待調(diào)整的馬赫-曾德剪切干涉儀的激光輸入窗口前設(shè)置所述的可調(diào)啁啾激 光器1和擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡2，所述的可調(diào)啁啾激光器1發(fā)出的激光經(jīng)所述的擴(kuò)束準(zhǔn)直 透鏡2擴(kuò)束后準(zhǔn)直地經(jīng)所述的馬赫-曾德剪切干涉儀的激光輸入窗口 45度角地入射 到第一半透半反鏡3，透過(guò)該第一半透半反鏡3的光束為M光束，經(jīng)該第一半透半 反鏡3反射的光束為N光束，與M光束垂直，在N光束前進(jìn)方向上放置第一全反 鏡組4， 5，在M光束前進(jìn)方向上放置第二全反鏡組7， 8，所述的N光束和M光束 分別經(jīng)兩束光經(jīng)第一全反鏡組4， 5、第二全反鏡組7， 8全反射后在第二半透半反 鏡6位置垂直相交，所述的N光束透過(guò)第二半透半反鏡6，所述的M光束經(jīng)第二半 透半反鏡6反射后均到達(dá)觀察屏9，通過(guò)第一導(dǎo)軌10調(diào)節(jié)第一全反鏡組4， 5的位 置，使經(jīng)過(guò)第一半透半反鏡3的反射的N光束與透射的M光束之間產(chǎn)生橫向剪切量 S，通過(guò)第二導(dǎo)軌11調(diào)節(jié)第二全反鏡組7， 8的位置，使在觀察屏9上觀察到初步的 干涉條紋，干涉條紋的位置由下式確定R斗x + "j^ (1)
其中；i為所述的可調(diào)啁啾激光器i輸出的激光波長(zhǎng)，『。為經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡
2后的入射光束波面的波高，S為M光束與N光束在觀察屏9上垂直于光軸方向上的 位移即橫向的剪切量，R為入射光束的口徑半徑，d為M光束與N光束之間由于所述 的全反鏡組的位置而產(chǎn)生的光程差，x為p級(jí)干涉條紋在觀察屏9上的位置坐標(biāo)， 坐標(biāo)原點(diǎn)O位于干涉圖樣的中心位置，參見(jiàn)圖4;
② 調(diào)節(jié)所述的擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡2的位置，改變其與啁啾激光器1之間的距離h， 使觀察屏上在剪切范圍內(nèi)的干涉條紋的數(shù)目保持在3 5條，調(diào)節(jié)所述的啁啾激光器 l輸出的激光脈沖，使其輸出波長(zhǎng)中心在650nm，波長(zhǎng)寬度在lnm，觀察觀察屏9上 的干涉條紋變動(dòng)情況，逐步通過(guò)第二導(dǎo)軌11調(diào)節(jié)第二全反鏡組7， 8位置，使干涉 條紋變動(dòng)的速度減緩直至目視干涉條紋基本不變?yōu)橹梗?br> ③ 擴(kuò)大所述的可調(diào)啁啾激光器1的輸出波長(zhǎng)寬度，繼續(xù)調(diào)節(jié)第二全反鏡組7， 8 位置，使光程差d減小，直至觀察到觀察屏9上的干涉條紋重新穩(wěn)定為止；
④ 重復(fù)步驟③，逐步擴(kuò)大可調(diào)啁啾激光器輸出的波長(zhǎng)寬度，直至波長(zhǎng)寬度達(dá) 100nm，使所述的馬赫-曾德剪切干涉儀兩臂光程差d的值減小到微米以下量級(jí)，達(dá) 到干涉儀等光程的要求。
所述的最佳橫向的剪切量S=0.5R。
根據(jù)(1)式，可以得出當(dāng)光波長(zhǎng)A發(fā)生改變是，干涉條紋的位置x也要發(fā)生變 化，其對(duì)應(yīng)關(guān)系是
血=^^ (2) 2縱。
由于激光器輸出的是激光脈沖，所以干涉圖目視觀察時(shí)是隨時(shí)間來(lái)回移動(dòng)的，條紋 的移動(dòng)速度由dx決定，即由干涉條紋的級(jí)數(shù)P決定。因此干涉圖條紋級(jí)數(shù)越高，其 穩(wěn)定性就越差。所以，只有當(dāng)兩路光程差d非常小時(shí)，可以使干涉圖樣趨于穩(wěn)定。 因此當(dāng)調(diào)節(jié)第二全反鏡組(7， 8)使干涉圖逐步穩(wěn)定時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)逐步消除兩路 光束之間的光程差d。由于光程差d主要影響干涉條紋的級(jí)數(shù)P,因此(2)式可變?yōu)?尸=2，。血 (3)
當(dāng)對(duì)干涉儀進(jìn)行調(diào)整時(shí)，觀察干涉圖的穩(wěn)定與否主要以中央條紋的移動(dòng)作為參考，即假定此時(shí)xi，則根據(jù)(1) (3)兩式可以得出-
逐步擴(kuò)大啁啾激光器輸出的激光脈沖波長(zhǎng)寬度，每次改變波長(zhǎng)寬度后重新調(diào)整
第二全反鏡組7， 8的位置，使干涉條紋趨于穩(wěn)定。由于當(dāng)d入增大時(shí)，要使干涉圖 樣繼續(xù)保持穩(wěn)定，則dx基本不變，根據(jù)(4)式可知此時(shí)光程差d就要減小，當(dāng)d 減小到一定范圍以內(nèi)時(shí)才能使干涉圖樣重新穩(wěn)定，因此根據(jù)觀察干涉圖來(lái)調(diào)整干涉 儀的方法可以實(shí)現(xiàn)逐步將d控制在所需的精度范圍內(nèi)的目的。
根據(jù)上述過(guò)程，若剪切干涉范圍內(nèi)條紋數(shù)目為5，即波高^(guò)為3個(gè)波長(zhǎng)左右， 假定干涉圖樣穩(wěn)定時(shí)dxi.lmm,當(dāng)cU在lnm時(shí)，可以調(diào)節(jié)d的精度在10 15ym 左右，當(dāng)dX擴(kuò)大至10nm時(shí)，可以調(diào)節(jié)d的精度在lwm左右。當(dāng)d人達(dá)到100nm時(shí)， 調(diào)節(jié)干涉圖穩(wěn)定時(shí)d在lOOnm左右，可以認(rèn)為兩路光束為等光程光束。
下面給出一個(gè)最佳實(shí)施例的具體參數(shù) '
可調(diào)啁啾激光器1的輸出脈沖中心波長(zhǎng)在650nm，光束孔徑半徑R為10mm，雙光 束橫向剪切量S為5mm。調(diào)節(jié)h使在觀察屏上觀察到全口徑的干涉條紋數(shù)目為5條。 開(kāi)始時(shí)調(diào)節(jié)激光器輸出啁啾波長(zhǎng)寬度為lnm,待調(diào)節(jié)干涉圖樣至穩(wěn)定時(shí)，d的值在12 Pm左右，逐步調(diào)大輸出脈沖的波長(zhǎng)寬度至10， 50， 100nm，最后調(diào)節(jié)到干涉圖樣穩(wěn) 定時(shí)d的值為120nm左右。
實(shí)驗(yàn)表明利用本發(fā)明方法， 一個(gè)普通光學(xué)專業(yè)工作人員，可以在20分鐘內(nèi)將 干涉儀兩路光程差調(diào)到1 U m以內(nèi)，大大縮短了進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)干涉儀的調(diào)整時(shí)間。
所述的觀察屏9可以替代為由成像物鏡、CCD和帶有分析軟件的計(jì)算機(jī)組成計(jì) 算機(jī)圖像處理系統(tǒng)。
綜上所述，利用本方法可以快速準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)馬赫-曾德剪切干涉儀，從而可以讓 該干涉儀快速準(zhǔn)確的完成檢測(cè)波面質(zhì)量等工作，同時(shí)本方法也適用于其他的白光剪 切干涉儀等光程的調(diào)整，例如雅敏剪切干涉儀和Sagnac剪切干涉儀等可能會(huì)產(chǎn)生附 加光程差的剪切干涉儀均可用本方法消除附加光程差的影響。
權(quán)利要求
1、一種白光剪切干涉儀等光程的快速調(diào)整方法，其特征在于包括下列步驟①在待調(diào)整的白光剪切干涉儀(12)，以下簡(jiǎn)稱為干涉儀的激光輸入窗口前設(shè)置可調(diào)啁啾激光器(1)和擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡(2)，所述的可調(diào)啁啾激光器(1)發(fā)出的激光經(jīng)所述的擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡(2)擴(kuò)束后準(zhǔn)直地射入干涉儀(12)的激光輸入窗口，調(diào)整干涉儀(12)，使干涉儀的觀察屏(9)上觀察到初步的剪切條紋，此時(shí)干涉條紋公式為Δ+d＝pλ，式中Δ為干涉儀剪切量S所引起的光程差，p為干涉條紋的級(jí)數(shù)，λ為所述的可調(diào)啁啾激光器(1)輸出的激光波長(zhǎng)，d為干涉儀兩臂不等長(zhǎng)所引起的光程差，即為本方法所要消除的光程差；②調(diào)節(jié)所述的可調(diào)啁啾激光器(1)，使輸出激光中心波長(zhǎng)在650nm，波長(zhǎng)寬度為1nm，在觀察屏(9)上觀察干涉條紋，固定干涉儀的一臂光路，稱為固定光路，調(diào)節(jié)另外一臂光路稱為可動(dòng)光路，使兩臂之光程差d逐漸減小，直至觀察到觀察屏(9)上的干涉條紋穩(wěn)定為止；③擴(kuò)大所述的可調(diào)啁啾激光器(1)的輸出波長(zhǎng)寬度，繼續(xù)調(diào)節(jié)可動(dòng)光路，使光程差d減小，直至觀察到觀察屏(9)上的干涉條紋重新穩(wěn)定為止；④重復(fù)步驟③，逐步擴(kuò)大可調(diào)啁啾激光器輸出的波長(zhǎng)寬度，直至波長(zhǎng)寬度達(dá)100nm，所述的光程差d的值減小到微米以下量級(jí)，達(dá)到干涉儀等光程的要求。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的白光剪切干涉儀等光程的快速調(diào)整方法，其特征在于 所述的干涉儀(12)為馬赫-曾德剪切干涉儀，具體調(diào)整步驟包括-①在待調(diào)整的馬赫-曾德剪切干涉儀的激光輸入窗口前設(shè)置所述的可調(diào)啁啾激 光器(1)和擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡(2)，所述的可調(diào)啁啾激光器(1)發(fā)出的激光經(jīng)所述的 擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡(2)擴(kuò)束后準(zhǔn)直地經(jīng)所述的馬赫-曾德剪切干涉儀的激光輸入窗口45 度角地入射到第一半透半反鏡(3)，透過(guò)該第一半透半反鏡(3)的光束為M光束， 經(jīng)該第一半透半反鏡(3)反射的光束為N光束，與M光束垂直，在N光束前進(jìn)方 向上放置第一全反鏡組(4， 5)，在M光束前進(jìn)方向上放置第二全反鏡組(7， 8)， 所述的N光束和M光束分別經(jīng)兩束光經(jīng)第一全反鏡組(4， 5)、第二全反鏡組(7， 8)全反射后在第二半透半反鏡(6)位置垂直相交，所述的N光束透過(guò)第二半透半反鏡(6)，所述的M光束經(jīng)第二半透半反鏡(6)反射后均到達(dá)觀察屏(9)，調(diào)節(jié) 第一全反鏡組(4， 5)的位置，使經(jīng)過(guò)第一半透半反鏡(3)的反射的N光束與透射 的M光束之間產(chǎn)生橫向剪切量S，調(diào)節(jié)第二全反鏡組(7， 8)的位置，使在觀察屏 (9)上觀察到初步的干涉條紋，干涉條紋的位置由下式確定-『 ^"'x + d = p義其中義為所述的可調(diào)啁啾激光器(1)輸出的激光波長(zhǎng)，『。為經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡(2)后的入射光束波面的波高，S為M光束與N光束在觀察屏(9)上垂直于 光軸方向上的位移即橫向的剪切量，R為入射光束的口徑半徑，d為M光束與N光束 之間由于所述的全反鏡組的位置而產(chǎn)生的光程差，x為p級(jí)干涉條紋在觀察屏(9) 上的位置坐標(biāo)，坐標(biāo)原點(diǎn)O位于干涉圖樣的中心位置；② 調(diào)節(jié)擴(kuò)束透鏡(2)的位置，改變其與啁啾激光器(1)之間的距離h，使觀 察屏上在剪切范圍內(nèi)的干涉條紋的數(shù)目保持在3 5條，調(diào)節(jié)所述的啁啾激光器(1) 輸出的激光脈沖，使其輸出波長(zhǎng)中心在650nm，波長(zhǎng)寬度在lnm，觀察觀察屏(9) 上的干涉條紋變動(dòng)情況，逐步調(diào)節(jié)第二全反鏡組(7， 8)位置，使干涉條紋變動(dòng)的 速度減緩直至目視干涉條紋基本不變?yōu)橹?；?擴(kuò)大所述的可調(diào)啁啾激光器(1)的輸出波長(zhǎng)寬度，繼續(xù)調(diào)節(jié)第二全反鏡組(7， 8)位置，使光程差d減小，直至觀察到觀察屏(9)上的千涉條紋重新穩(wěn)定為止；④ 重復(fù)步驟③，逐步擴(kuò)大可調(diào)啁啾激光器輸出的波長(zhǎng)寬度，直至波長(zhǎng)寬度達(dá) 100nm，使所述的馬赫-曾德剪切干涉儀兩臂光程差d的值減小到微米以下量級(jí)，達(dá) 到干涉儀等光程的要求。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的白光剪切干涉儀等光程的快速調(diào)整方法，其特征在 于所述的最佳橫向的剪切量S-0.5R。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的對(duì)白光剪切干涉儀等光程的快速調(diào)整方法， 其特征在于所述的觀察屏(9)可以替代為由成像物鏡、CCD和帶有分析軟件的計(jì) 算機(jī)組成計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)。
全文摘要
一種白光剪切干涉儀等光程的快速調(diào)整方法，主要是利用一臺(tái)可調(diào)啁啾激光器作為光源，通過(guò)調(diào)節(jié)激光脈沖的波長(zhǎng)寬度和調(diào)節(jié)白光剪切干涉儀的可動(dòng)光路，使干涉儀產(chǎn)生的干涉條紋的運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生改變，觀察白光剪切干涉儀觀察屏的干涉條紋的運(yùn)動(dòng)情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)干涉儀等光程的快速調(diào)整。該方法具有簡(jiǎn)便、快速且其精確度漸進(jìn)可控的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01J9/02GK101424786SQ20081020410
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者毅 嚴(yán), 劉立人, 竹 欒, 王利娟, 金曉峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所