專利名稱：：可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于光學(xué)干涉測(cè)量?jī)x器，尤其涉及斐索型同步移相干涉儀。
背景技術(shù)：
：斐索型干涉儀采用被測(cè)光束與參考光束的共光路設(shè)計(jì)，除參考面外，干涉儀光學(xué)系統(tǒng)自身的像差對(duì)被測(cè)光束和參考光束的影響基本相同，絕大部分可相互抵消，因而斐索型干涉儀僅對(duì)參考面的精度要求高，而對(duì)系統(tǒng)波像差和其它元件的加工、裝配精度要求較低。與泰曼格林型等非共光路干涉儀相比，斐索型干涉儀的設(shè)計(jì)和加工難度明顯降低，因此成為大口徑、大數(shù)值孔徑光學(xué)系統(tǒng)/元件的波像差/面形檢測(cè)的首選。目前，斐索型同步移相干涉儀主要有兩種結(jié)構(gòu)形式。一種是2004年4D公司Millerd等提出的傾斜參考鏡結(jié)構(gòu)(US7，057，738B2)，另一種是1989年Kuchel等提出(US4，872，755)，2006年Kimbrough等改進(jìn)的短相干光源光程差匹配結(jié)構(gòu)(BradleyT.Kimbrough.PathmatchedvibrationinsensitiveFizeauinterferometer.Ph.Ddissertation,UniversityofArizona,2006)。前一種結(jié)構(gòu)中參考面的傾斜使得測(cè)試光與參考光的共光路特性被部分破壞，從而引起相位測(cè)量誤差，失去了斐索型干涉儀最大的優(yōu)勢(shì)。后一種結(jié)構(gòu)通過前置輔助組件產(chǎn)生兩束偏振態(tài)正交的光波同時(shí)照明主干涉儀，共形成6組干涉條紋。使用短時(shí)間相干長(zhǎng)度的寬帶照明光源，可使前置輔助組件與主干涉儀時(shí)間相干性匹配時(shí)，參考面與被測(cè)面干涉形成的被測(cè)干涉條紋對(duì)比度達(dá)到最大，同時(shí)其余5組附加條紋完全消失，從而實(shí)現(xiàn)同軸的斐索同步移相干涉測(cè)量。由于前置干涉組件與主干涉儀時(shí)間相干性匹配要實(shí)現(xiàn)光程差的絕對(duì)補(bǔ)償，前置輔助組件中的可調(diào)反射鏡移動(dòng)范圍要與參考鏡到被測(cè)鏡的距離相等，這使得前置輔助組件中可調(diào)反射鏡的移動(dòng)范圍非常大，從而導(dǎo)致儀器結(jié)構(gòu)龐大，難以小型化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有上述兩種斐索型同步移相干涉儀的不足，提出一種高精度、方便實(shí)用、可小型化的同軸斐索型同步移相干涉檢測(cè)方法及儀器。1.—種可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，包括可調(diào)擴(kuò)展光源組件1、前置干涉儀組件2和主干涉儀，由可調(diào)擴(kuò)展光源組件發(fā)出的光經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡3準(zhǔn)直后入射所述前置干涉儀組件，由所述前置干涉儀組件的出射光進(jìn)入主干涉儀；其中，所述可調(diào)擴(kuò)展光源組件用于提供一個(gè)輪廓大小可調(diào)且中心位置不變的擴(kuò)展光源；所述前置干涉儀組件用于產(chǎn)生兩束呈正交偏振態(tài)的光，且這兩束光的光強(qiáng)比例可調(diào)，通過可調(diào)反射鏡7沿光軸方向的位置調(diào)整可實(shí)現(xiàn)與主干涉儀空間相干性匹配；所述主干涉儀為斐索型干涉儀，使分別從參考面和被測(cè)面反射回的兩束光波形成干涉場(chǎng)。本申請(qǐng)還涉及一種使用上述同軸斐索型同步移相干涉儀進(jìn)行干涉測(cè)量的方法，包括以下步驟1)調(diào)節(jié)可調(diào)擴(kuò)展光源組件，使其形成的擴(kuò)展光源輪廓尺寸最小，空間相干長(zhǎng)度達(dá)到最大；2)按斐索干涉儀光路放置被測(cè)件，觀察采集到的實(shí)時(shí)干涉條紋；3)調(diào)整前置干涉儀組件中的可調(diào)反射鏡，使可調(diào)臂與固定臂的長(zhǎng)度差與主干涉儀中測(cè)試臂與參考臂的理論長(zhǎng)度差之比為f/:f22;4)調(diào)整被測(cè)面的位置和傾斜狀態(tài)，使視場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)多組較為稀疏的干涉條紋；5)逐漸增大擴(kuò)展光源的輪廓尺寸，使其中一組干涉條紋對(duì)比度下降較慢，其余多組干涉條紋對(duì)比度迅速下降；配合微調(diào)前置干涉儀組件中的可調(diào)反射鏡位置，保持所述一組條紋較高的對(duì)比度；6)增大擴(kuò)展光源的輪廓尺寸至所述其余多組條紋均徹底消失，微調(diào)所述可調(diào)反射鏡位置，使視場(chǎng)內(nèi)唯一的一組干涉條紋的對(duì)比度達(dá)最佳；同時(shí)調(diào)整探測(cè)器靶面位置，使其與被測(cè)面共軛；7)采集移相干涉條紋，并通過干涉條紋分析計(jì)算，恢復(fù)出被測(cè)面面形或波像差。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下的優(yōu)點(diǎn)1)可實(shí)現(xiàn)同軸斐索同步移相干涉測(cè)量，具有與Kimbrough等改進(jìn)的短相干光源光程差匹配結(jié)構(gòu)相同的優(yōu)點(diǎn)，如可實(shí)現(xiàn)多表面分離，分別測(cè)量平行平板玻璃前、后表面的面形，如CCD前保護(hù)玻璃；可在裝校好的光學(xué)系統(tǒng)中測(cè)量任意一個(gè)表面的面形等。2)與Kimbrough等改進(jìn)的短相干光源光程差匹配結(jié)構(gòu)相比，在同樣的測(cè)量范圍下(指被測(cè)面到參考面的距離At)，可調(diào)鏡的高精度移動(dòng)范圍由At降為(f乂f》、At，可大幅減小儀器的體積，有利于實(shí)現(xiàn)儀器的小型化。例如，當(dāng)擴(kuò)束比^/%=1:5，可調(diào)鏡的移動(dòng)范圍可減小至短相干光源光程差匹配結(jié)構(gòu)裝置的1/25。3)光源的相干性被破壞和被測(cè)鏡位置誤差均會(huì)造成干涉儀視場(chǎng)中沒有條紋，本發(fā)明所述的方法與Kimbrough等改進(jìn)的短相干光源光程差匹配結(jié)構(gòu)相比，可以實(shí)現(xiàn)相干光程的連續(xù)可調(diào)，且操作方便。先調(diào)節(jié)可調(diào)擴(kuò)展光源組件，使其產(chǎn)生的擴(kuò)展光源輪廓尺寸較小，得到相干性好的光源，便于調(diào)整被測(cè)面找到干涉條紋；再將調(diào)節(jié)可調(diào)擴(kuò)展光源組件，使其產(chǎn)生的擴(kuò)展光源輪廓尺寸較大，降低光源的空間相干性，消除附加條紋的影響，調(diào)節(jié)起來更為方便。4)探測(cè)器靶面與被測(cè)面共軛時(shí)，干涉條紋上任意一點(diǎn)的光程差是由被測(cè)鏡上該點(diǎn)與參考鏡上一個(gè)對(duì)應(yīng)小區(qū)域的平均值之間的光程差決定的，如說明書附圖8所示。該平均區(qū)域的大小與光源角寬度a^有關(guān)。Kimbrough等改進(jìn)的短相干光源光程差匹配結(jié)構(gòu)中，使用點(diǎn)光源照明，光源角寬度極小，干涉條紋上任意一點(diǎn)幾乎是由被測(cè)鏡上該點(diǎn)與參考鏡上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的光程差決定的，參考鏡的面形誤差直接影響測(cè)量結(jié)果；而本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)中，擴(kuò)展光源角寬度大，參與平均的區(qū)域面積也大，故參考鏡的高頻面形誤差被平滑，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較小，因此適用本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)，對(duì)參考面的高頻面形誤差要求可適當(dāng)放寬，對(duì)制造大口徑干涉儀和檢測(cè)超光滑表面非常有利。5)寬光源總能量高，有利于降低光源功率，可測(cè)量更低反射率的被測(cè)面面形或透射率更低的系統(tǒng)波像差。圖1是本發(fā)明可調(diào)寬光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀的一種光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是可調(diào)擴(kuò)展光源的三種結(jié)構(gòu)形式。圖3為固定臂與可調(diào)臂長(zhǎng)度差異示意圖。圖4是參考面與被測(cè)面間距離的示意圖。圖5是軸外點(diǎn)光源的位置表征示意圖。圖6是與光軸夾角為a的點(diǎn)光源經(jīng)固定反射鏡和可調(diào)反射鏡反射的兩束光波光程差示意圖。圖7是平行光經(jīng)過擴(kuò)束系統(tǒng)后與光軸交角的變化示意圖。圖8是擴(kuò)展光源情況下與被測(cè)面上某點(diǎn)干涉的參考面區(qū)域示意圖。圖中1、可調(diào)擴(kuò)展光源模塊；2、前置輔助組件；3、第一準(zhǔn)直透鏡；4、偏振片；5、偏振分光棱鏡；6、入/4波片A;7、可調(diào)反射鏡；8、入/4波片B;9、固定反射鏡；11、聚焦透鏡；12、準(zhǔn)直成像透鏡；14、參考面；15、被測(cè)面；16、分光板；17、光闌；18、第二準(zhǔn)直透鏡；19、偏振移相、采集模塊；20、單模穩(wěn)頻激光器；21、散射板；22、可調(diào)孔徑光闌；23、固定鏡通過偏振分光棱鏡形成的虛像；24、聚焦透鏡與準(zhǔn)直成像透鏡共同的焦平面位置，聚焦透鏡焦距為fp準(zhǔn)直成像透鏡焦距為f2;25、被測(cè)面上任意一點(diǎn)；26、與點(diǎn)25干涉的參考面區(qū)域；27、孔徑光闌；28、變焦鏡頭；29、孔徑光闌27經(jīng)變焦鏡頭28所成實(shí)像；30、聚光鏡。具體實(shí)施例本發(fā)明"可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀"光路結(jié)構(gòu)見說明書附圖l，包括了，1)可調(diào)擴(kuò)展光源模塊l，用于提供一個(gè)輪廓大小可調(diào)且中心位置不變的擴(kuò)展光源，輪廓尺寸調(diào)節(jié)范圍為幾個(gè)微米到幾十毫米。三種可行的可調(diào)擴(kuò)展光源模塊1結(jié)構(gòu)如說明書附圖2所示，包括激光器20、散射屏21、孔徑光闌27和變焦鏡頭28;或包括激光器20、孔徑光闌27、聚光鏡30和散射屏21;或包括激光器20、散射屏21和可調(diào)孔徑光闌22。其中散射屏21可由旋轉(zhuǎn)固體散射板如毛玻璃產(chǎn)生，或液晶空間光調(diào)制器產(chǎn)生。2)前置輔助干涉組件2，其由偏振片4、偏振分光棱鏡5、A/4波片A、A/4波片B、固定反射鏡9和可調(diào)反射鏡7組成，利用所述偏振分光棱鏡使參考光與被測(cè)光產(chǎn)生正交偏振態(tài)，利用偏振片方向調(diào)節(jié)被測(cè)光與參考光的光強(qiáng)比例，并可通過可調(diào)反射鏡7沿光軸方向的位置調(diào)整可實(shí)現(xiàn)與主干涉儀空間相干性匹配。3)主干涉儀，所述主干涉儀為斐索型干涉儀，使分別從參考面和被測(cè)面反射回的兩束正交偏振光波形成干涉場(chǎng)，所述的主干涉儀包括沿光路方向依次排列的聚焦透鏡11，分光板16、準(zhǔn)直成像透鏡12、參考面14和被測(cè)面15，進(jìn)入主干涉儀的光經(jīng)由所述聚焦透鏡和準(zhǔn)直成像透鏡擴(kuò)束，改變軸外光源主光線與光軸的夾角，再通過參考面和置于參考面后方的被測(cè)面，經(jīng)被測(cè)件反射沿原光路返回，再由置于聚焦透鏡和準(zhǔn)直成像透鏡之間的分光板16反射，經(jīng)光闌17和第二準(zhǔn)直透鏡18射入偏振相移和采集模塊。對(duì)于偏振移相和采集模塊19，常用的偏振移相模塊均可，如Millerd等提出的像素偏振移相器(Millerd，J.E.，N.J.Brock，etal.〃Pixelatedphase-maskdynamic，Smythe系統(tǒng)中的偏振分光鏡移相器(R.Smythe，R.Moore.Instantaneousphasemeasuringinterferometry，Opt.Eng，1984，23(4)，361-364.)，ESDI公司PiotrSzwaykowski等提出的基于光學(xué)鍍膜技術(shù)、波片移相的Fizeau型同步移相器(W02004051182A1)等，實(shí)現(xiàn)偏振移相，同時(shí)獲得3或4幅具有一定相位差的干涉圖，由CCD等光電探測(cè)器采集，其中光電探測(cè)器靶面與被測(cè)鏡共軛。采集到的干涉圖送到數(shù)據(jù)分析模塊(未圖示)進(jìn)行分析計(jì)算，恢復(fù)出被測(cè)件的表面面形或波像差。所述的"可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀"原理如下前置干涉儀固定臂和可調(diào)臂對(duì)應(yīng)的出射光偏振方向正交，設(shè)其分別為s光和p光。視固定鏡通過偏振分光棱鏡形成的虛像23，記固定臂與可調(diào)臂長(zhǎng)度差為Al，如說明書附圖3所示；參考面(ReferenceSurface,記為R)與被測(cè)面(TestSurface,記為T)之間的距離為At，如說明書附圖4所示。擴(kuò)展光源可看做無數(shù)非相干點(diǎn)光源的集合，其中每個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出的光波被分為4束，分別是經(jīng)固定反射鏡和被測(cè)面反射的光波Ts、經(jīng)可調(diào)反射鏡和被測(cè)面反射的光波Tp、經(jīng)固定反射鏡和參考面反射的光波Rs和經(jīng)可調(diào)反射鏡和參考面反射的光波Rp。進(jìn)入偏振移相、采集模塊后，這4束光分別向偏振方向投影，兩兩間形成6組干涉條紋，分別為TsTp、TsRs、TsRp、TpRs、TpRp和RsRp。將每個(gè)點(diǎn)光源形成的干涉條紋分別強(qiáng)度疊加，即得到擴(kuò)展光源情況下探測(cè)器上的光強(qiáng)分布。以點(diǎn)光源到準(zhǔn)直透鏡中心連線與光軸的夾角a表征該點(diǎn)光源的位置，如說明書附圖5所示，則夾角a與該點(diǎn)光源到光軸的距離r之間滿足a=atg(r/f。)，其中f。為準(zhǔn)直透鏡焦距。若面光源邊緣位置對(duì)應(yīng)的夾角a亦較小時(shí)，上述關(guān)系可近似為a=r/f。。與光軸夾角為a的點(diǎn)光源發(fā)出的光波經(jīng)前置輔助組件后，可調(diào)臂反射的光波和固定臂反射的光波間光程差為A工=2Alcosa，如說明書附圖6所示(圖6中為顯示清晰，僅畫出了可調(diào)鏡7和固定鏡像23的反射面)，小角度近似后A1=2Al-a2*Al。由前置干涉儀組件出射的兩束光波經(jīng)過擴(kuò)束系統(tǒng)后，與光軸的夾角由a變?yōu)閑，如說明書附圖7所示，有4tgci=f2tgP。角度a、13都較小時(shí)，可近似為13=(f/f2)a。與前置干涉儀組件計(jì)算類似，以P角入射到主干涉儀中的光波經(jīng)參考鏡和被測(cè)鏡反射的兩束光波間的光程差為A2=2AtcosP，小角度近似后，A2=2At-P2At=2At-(f乂f2)2a2At。以"可調(diào)臂比固定臂長(zhǎng)Al，可調(diào)臂一路為p偏振光，固定臂一路為s偏振光"為例，則偏振移相、采集模塊中6組相干光TsTp、TsRs、TsRp、TpRs、TpRp和RsRp對(duì)應(yīng)的光程差A(yù)(A=A1+A2)如表1中前兩列所示表1各組干涉條紋對(duì)應(yīng)的光程差<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>調(diào)節(jié)可調(diào)反射鏡，使其與固定反射鏡像間距離Al=(f/f》2At時(shí)，上述6組相干光之間的光程差如表l中第3列所示?？梢钥闯觯渲械谌N情況TsRp對(duì)應(yīng)的兩束相干光的光程差為2At-2(f/f》、At，與光源位置a角無關(guān)，即此時(shí)前置干涉儀與主干涉儀空間相干性匹配，面光源上各點(diǎn)發(fā)出的光波形成的TsRp干涉條紋完全相同，強(qiáng)度疊加增強(qiáng)的同時(shí)條紋對(duì)比度不變，形成清晰的干涉條紋。其它5組相干光束間的光程差由于與光源位置a角有關(guān)，光源上每個(gè)點(diǎn)形成的干涉條紋都不相同，相互錯(cuò)開，故各點(diǎn)疊加時(shí)條紋圖案迅速模糊從而形成均勻背景。與本分析類似，若"可調(diào)臂比固定臂長(zhǎng)Al，可調(diào)臂一路為s偏振光，固定臂一路為P偏振光"，則可得到TpRs組合在A1=(f乂f》2At時(shí)形成清晰的干涉條紋。稍許改變可調(diào)擴(kuò)展光源模塊的結(jié)構(gòu)，如在偏振片后加入入/2波片，使可調(diào)臂和參考臂中分別為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光也可達(dá)到相同的效果，只要保證前置輔助組件與主干涉儀滿足Al=(f/f》、At，則前置干涉儀組件與主干涉儀空間相干性匹配，必有一組干涉條紋可在擴(kuò)展光源情況下具有良好的對(duì)比度。因此，本發(fā)明"可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀"可實(shí)現(xiàn)同步偏振移相干涉，同時(shí)可消除其他表面反射光的干擾，并且可調(diào)鏡的移動(dòng)量?jī)H為被測(cè)鏡到參考鏡1距離的使用上述可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀測(cè)量的步驟為1)打開可調(diào)寬光源照明光源模塊中的激光器并待其穩(wěn)定，將擴(kuò)展光源輪廓尺寸調(diào)至最?。?)打開計(jì)算機(jī)及干涉圖數(shù)據(jù)處理軟件，調(diào)出實(shí)時(shí)采集到的干涉條紋。按常規(guī)斐索干涉儀光路放置被測(cè)鏡(或系統(tǒng))；3)粗調(diào)整前置輔助組件中的可調(diào)反射鏡，使可調(diào)臂與固定臂間的長(zhǎng)度差與主干涉儀中測(cè)試臂與參考臂間的理論長(zhǎng)度差之比為f/:f/，其中^、&的定義見說明書附圖7;4)調(diào)整被測(cè)鏡或系統(tǒng)的位置和傾斜狀態(tài)，使視場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)多組較為稀疏的干涉條紋；5)逐漸增大擴(kuò)展光源輪廓尺寸，其中一組干涉條紋對(duì)比度下降較慢，其余多組干涉條紋對(duì)比度迅速下降；配合微調(diào)輔助干涉儀組件中的可調(diào)反射鏡位置，保持該組條紋較高的對(duì)比度；增大擴(kuò)展光源輪廓尺寸至其余各組條紋均徹底消失，精調(diào)可調(diào)反射鏡位置，使視場(chǎng)內(nèi)唯一的一組干涉條紋的對(duì)比度達(dá)到最好；同時(shí)調(diào)整探測(cè)器靶面位置，使其與被測(cè)鏡共軛；6)采集移相干涉條紋，并通過干涉條紋分析軟件計(jì)算，恢復(fù)出被測(cè)表面面形或被測(cè)系統(tǒng)的波像差。本申請(qǐng)的可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，利用空間相干性，通過設(shè)定聚焦透鏡11和準(zhǔn)直成像透鏡12的焦距^、&的比值為適當(dāng)值，大大減少了測(cè)量時(shí)可調(diào)鏡的移動(dòng)量，縮小了儀器的體積，可以實(shí)現(xiàn)被測(cè)面與參考面距離很遠(yuǎn)的長(zhǎng)光程測(cè)量。權(quán)利要求一種可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，其特征在于，包括可調(diào)擴(kuò)展光源組件(1)、前置干涉儀組件(2)和主干涉儀，由可調(diào)擴(kuò)展光源組件發(fā)出的光經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡(3)準(zhǔn)直后入射到所述前置干涉儀組件，由所述前置干涉儀組件的出射光進(jìn)入主干涉儀；其中，所述可調(diào)擴(kuò)展光源組件用于提供一個(gè)輪廓大小可調(diào)且中心位置不變的擴(kuò)展光源；所述前置干涉儀組件用于產(chǎn)生兩束呈正交偏振態(tài)的光，且這兩束光的光強(qiáng)比例可調(diào)，通過可調(diào)反射鏡(7)沿光軸方向的位置調(diào)整可實(shí)現(xiàn)與主干涉儀空間相干性匹配；所述主干涉儀為斐索型干涉儀，使分別從參考面和被測(cè)面反射回的兩束光波形成干涉場(chǎng)。2.如權(quán)利要求1所述可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，其特征在于所述可調(diào)擴(kuò)展光源組件所提供的擴(kuò)展光源輪廓尺寸調(diào)節(jié)范圍為幾個(gè)微米到幾十毫米。3.如權(quán)利要求2所述可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，其特征在于所述可調(diào)擴(kuò)展光源組件包括激光器(20)、散射屏(21)、孔徑光闌(27)和變焦鏡頭(28)。4.如權(quán)利要求2所述可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，其特征在于所述可調(diào)擴(kuò)展光源組件包括激光器(20)、孔徑光闌(27)、聚光鏡(30)和散射屏(21)。5.如權(quán)利要求2所述可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，其特征在于所述可調(diào)擴(kuò)展光源組件包括激光器(20)、散射屏(21)和可調(diào)孔徑光闌(22)。6.如權(quán)利要求3所述可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，其特征在于所述散射屏由旋轉(zhuǎn)固體散射板或液晶散射器產(chǎn)生。7.如權(quán)利要求1所述可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，其特征在于所述的前置干涉儀組件為邁克爾遜式，包括偏振片(4)、偏振分光棱鏡(5)、兩個(gè)A/4波片(6，8)、固定反射鏡(9)和可調(diào)反射鏡(7)，由所述可調(diào)擴(kuò)展光源組件發(fā)出的光經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡(3)準(zhǔn)直后射入所述偏振片(4)，經(jīng)所述偏振分光棱鏡(5)分光分成兩束，兩束光分別經(jīng)入/4波片(6，8)和反射鏡(7，9)，由固定反射鏡和可調(diào)反射鏡反射的光再經(jīng)所述偏振分光棱鏡合光后出射。8.如權(quán)利要求1所述可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，其特征在于所述主干涉儀包括聚焦透鏡(ll)，分光板(16)、準(zhǔn)直成像透鏡(12)、參考面(14)和被測(cè)面(15)，進(jìn)入主干涉儀的光經(jīng)由所述聚焦透鏡和準(zhǔn)直成像透鏡擴(kuò)束后順序通過參考面和置于參考面后方的被測(cè)面，經(jīng)被測(cè)面反射沿原光路返回，再由置于聚焦透鏡和準(zhǔn)直成像透鏡之間的分光板(16)反射，經(jīng)光闌(17)和第二準(zhǔn)直透鏡(18)射入偏振相移和采集模塊(19)，所述偏振相移和采集模塊提供偏振相移并采集具有相位差的干涉圖，所述采集到的干涉圖由數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行分析計(jì)算，恢復(fù)出被測(cè)面的表面面形或波像差。9.如權(quán)利要求1所述可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，其特征在于所述前置干涉儀組件中的可調(diào)臂與固定臂間的長(zhǎng)度差與主干涉儀中測(cè)試臂與參考臂間的理論長(zhǎng)度差之比為f/:f/，所述^是聚焦透鏡(11)的焦距，&是準(zhǔn)直成像透鏡(12)的焦距。10.如權(quán)利要求1所述可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，其特征在于所述的偏振移相和采集模塊包括CCD光電探測(cè)器，所述CCD光電探測(cè)器靶面與被測(cè)面共軛。11.一種使用如權(quán)利要求1所述同軸斐索型同步移相干涉儀進(jìn)行干涉測(cè)量的方法，包括以下步驟1)調(diào)節(jié)可調(diào)擴(kuò)展光源組件，使其形成的擴(kuò)展光源輪廓尺寸最小，空間相干長(zhǎng)度達(dá)到最大；2)按斐索干涉儀光路放置被測(cè)件，觀察采集到的實(shí)時(shí)干涉條紋；3)調(diào)整前置干涉儀組件中的可調(diào)反射鏡，使可調(diào)臂與固定臂的長(zhǎng)度差與主干涉儀中測(cè)試臂與參考臂的理論長(zhǎng)度差之比為f/:f22;4)調(diào)整被測(cè)面的位置和傾斜狀態(tài)，使視場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)多組較為稀疏的干涉條紋；5)逐漸增大擴(kuò)展光源的輪廓尺寸，使其中一組干涉條紋對(duì)比度下降較慢，其余多組干涉條紋對(duì)比度迅速下降；配合微調(diào)前置干涉儀組件中的可調(diào)反射鏡位置，保持所述一組條紋較高的對(duì)比度；6)增大擴(kuò)展光源的輪廓尺寸至所述其余多組條紋均徹底消失，微調(diào)所述可調(diào)反射鏡位置，使視場(chǎng)內(nèi)唯一的一組干涉條紋的對(duì)比度達(dá)最佳；同時(shí)調(diào)整探測(cè)器靶面位置，使其與被測(cè)面共軛；7)采集移相干涉條紋，并通過干涉條紋分析計(jì)算，恢復(fù)出被測(cè)面面形或波像差。全文摘要一種可調(diào)擴(kuò)展光源照明的同軸斐索型同步移相干涉儀，屬于光學(xué)干涉測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域。其構(gòu)成包括擴(kuò)展光源組件、前置邁克爾遜型干涉儀組件和斐索型主干涉儀。本發(fā)明采用前置干涉儀組件產(chǎn)生兩束呈正交偏振態(tài)的照明光波，通過前置干涉儀與主干涉儀空間相干性的匹配實(shí)現(xiàn)被測(cè)面與參考面的偏振移相干涉，并利用擴(kuò)展光源空間相干光程短的特性消除附加條紋。本發(fā)明具有測(cè)量距離遠(yuǎn)、對(duì)比度連續(xù)可調(diào)、相干光程連續(xù)可調(diào)、易于操作、對(duì)參考面高頻面形誤差要求較低等特點(diǎn)，可用于光學(xué)元件的高精度檢測(cè)、光學(xué)元件在線檢測(cè)和超光滑表面檢測(cè)等領(lǐng)域。文檔編號(hào)G01J9/02GK101788263SQ20101012030公開日2010年7月28日申請(qǐng)日期2010年3月9日優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日發(fā)明者朱秋東,王姍姍申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)