【第4章 激光干涉与衍射测试技术】第1次课.ppt

②影响测试准确度的因素 1）光源大小和空间相干性 2.1 激光斐索型平面干涉测量 ①激光斐索型平面干涉仪的基本光路和原理 1 2 3 7 4 5 6 M1参考平面 M2被测平面 图4-15 激光斐索型平面干涉仪基本光路图 计算例： 若h＝5mm，λ＝546.1nm，则θ17‘。 若取f‘＝500mm，则d5mm。 2）光源的单色性和时间相干性。 4-3 激光斐索(Fizeau)型干涉测试技术 ②影响测试准确度的因素 3）杂散光的影响。 平行光在标准参考平板的上表面和被测件的下表面都会反射一部分光而形成非期望的杂散光。由于激光的相干性能非常好，这些杂散光叠加到干涉场上会产生寄生条纹和背景光，影响条纹的对比度。 激光斐索型平面干涉测量 4-3 激光斐索(Fizeau)型干涉测试技术 ②影响测试准确度的因素 3）杂散光的影响。 消除该杂散光的主要措施是： 将标准参考平板做成楔形板，以使标准平板上表面反射回来的光线不能进入干涉场； 同样，将被测件做成楔形板或在它的背面涂抹油脂，也能消除或减小被测件下表面产生的杂散光影响； 整个系统的所有光学面上均应镀增透膜。 激光斐索型平面干涉测量 4-3 激光斐索(Fizeau)型干涉测试技术 ②影响测试准确度的因素 4）标准参考平板的影响。 标准参考平板参考面M1在干涉仪中是作为测量基准用的，主要要求是：面形误差小；口径必须大于被测件。 当标准平板口径大于200mm时，其加工和检验都很困难。 为了保证参考平面面形精度： 严格控制加工过程； 材料的线膨胀系数较小、残余应力很小； 安装时使之不产生装夹应力； 在高质量平面（如标准参考平面）的面形测量中，可以考虑用液体的表面作为参考平面。 激光斐索型平面干涉测量 4-3 激光斐索(Fizeau)型干涉测试技术 ②影响测试准确度的因素 4）标准参考平板的影响——液体的表面作为参考平面 地球的曲率半径约为6370km，当液面口径为1000mm时，液面中心才高出约0.1光圈，当口径为250mm时，液面才高出约0.005光圈。 主要要求：使液体处于静止状态（对测量环境要求严格控制，还应该选用粘度较大，本身比较均匀和清洁的液体。） 常常用作标准参考平面的液体有液态石蜡、扩散泵油、精密仪表油和水银等。 激光斐索型平面干涉测量 4-3 激光斐索(Fizeau)型干涉测试技术 激光斐索型平面干涉测量 ③激光斐索平面干涉仪用于测量平行平板平行度 1）测量原理 设干涉场的口径为D，条纹数 目为m，长度D两端对应的厚 度分别为h1和h2，有 则平板玻璃的平行度为 h2 h1 θ D 测试平板玻璃平行度图示 4-3 激光斐索(Fizeau)型干涉测试技术 激光斐索型平面干涉测量 ③激光斐索平面干涉仪用于测量平行平板平行度 2）测试范围的讨论 容易想象，当干涉场内的干涉条纹数m1时，该方法就不能测量其平行度。例如对直径D＝60mm的被测平板玻璃，n = 1.5147，λ＝632.8nm，当 时就测量不出来了。 另一方面，当干涉场中的条纹数目太密时，无法或比较困难分辨条纹，也无法进行测量。假设用人眼来识别条纹，一般人眼的分辨能力为0.33mm，当n = 1.5147， λ＝632.8nm时，容易算出 4-3 激光斐索(Fizeau)型干涉测试技术 激光斐索型平面干涉测量 ③激光斐索平面干涉仪用于测量平行平板平行度 3）测量不确定度 根据间接测量不确定度的传递公式，可知 由上式可见，在的测量中引起误差的主要因素是： ①宽度D的测量不确定度； ②干涉条纹数m计数的不确定度－影响最大； ③折射率n的测量不确定度。 激光斐索型平面干涉仪测量平板玻璃平行度的标准不确定度约为 。 4-3 激光斐索(Fizeau)型干涉测试技术 斐索型球面干涉仪 ①激光斐索型球面干涉仪基本原理 激光器 标准物镜组 标准参考面 位置Ⅰ　 位置Ⅱ 被测镜 CCD相机 图4-17 激光斐索型球面干涉仪光路图 C,C0 O C,C0 位置Ⅱ 　位置Ⅰ 注意： 为了获得需要的干涉条纹， 必须仔细调整被测球面， 使被测球面的球心C与C0 精确重合。 4-3 激光斐索(Fizeau)型干涉测试技术 斐索型球面干涉仪 ②激光斐索型球面干涉仪用于测量球面面形误差 如果干涉场中得到等间距的直条纹，表明没有面形误差； 若条纹出现椭圆形或局部弯曲，则按前述方法予以判读。 ③激光斐索型球面干涉仪用于测量曲率半径 原理：移动距离。通常干涉仪备有一套具有不同曲率半径参考球面的标准半径物镜组。 但当被测球面的曲率半径太大，超出仪器测长机构的量程时，可采用图示方