基于扩展光源的斐索型同步移相干涉测量技术研究

长光程，小型化，可消除参考面高频误差影响的同轴斐索同步移相干涉仪在先进激光、空间光学、天文学、光学元件在线检测、超光滑表面检测等领域有重要的应用价值。本项目在研究单色扩展光源空间相干性和干涉仪空间相干性的匹配的基础上，提出了采用前置迈克尔逊干涉仪的方式获得具有正交偏振态的参考光波与被测光波，通过前置干涉仪与主干涉仪空间相干长度的匹配，得到高对比度被测条纹，同时消除附加条纹的测量方法，解决了共光路斐索移相干涉仪中被测面与参考面分离的科学问题。使用本方法可在不减振的情况下对10米以外的被测件进行测量，测量精度优于λ/10，测量重复性优于λ/300。

长光程，小型化，可消除参考面高频误差影响的同轴斐索同步移相干涉仪在先进激光、空间光学、天文学、光学元件在线检测、超光滑表面检测等领域有重要的应用价值。本项目在研究单色扩展光源空间相干性和干涉仪空间相干性的匹配的基础上，提出了采用前置迈克尔逊干涉仪的方式获得具有正交偏振态的参考光波与被测光波，通过前置干涉仪与主干涉仪空间相干长度的匹配，得到高对比度被测条纹，同时消除附加条纹的测量方法，解决了共光路斐索移相干涉仪中被测面与参考面分离的科学问题。.本项目针对扩展光源干涉仪的关键技术问题展开研究，进行原理性实验验证其可行性，主要研究内容及成果包括：.1、利用数据动态链接DDE技术实现了ZEMAX与MATLAB的联合编程，建立了扩展光源干涉仪仿真计算平台。可按照实际光学系统参数，如透镜像差、腔长、镜面倾斜等条件计算生成干涉条纹，并分析条纹对比度，相位计算精度等参数；.2、优化了扩展光源形状及分布。干涉腔长较短的情况下，光强分布满足Sinc2分布的扩展光源，对比度-干涉腔长（K-h）曲线具有很好的截止特性，在消除杂散光干扰方面具有很大优势；干涉腔长较长时，余弦分布或靶形分布的扩展光源对比度-干涉腔长（K-h）曲线具有“选通”的功能，只有在干涉腔长接近于零和被测面所在位置处的干涉条纹有较好的对比度，而其它位置的对比度较低，从而可有效的抑制背景条纹的干扰噪声，提高测量精度。.3、对散射屏颗粒度对干涉条纹的影响规律进行了实验研究，确定了本项目中使用散射屏的颗粒度。.4、基于所建立的仿真平台，分析了干涉仪成像系统与准直系统像差对相位测量精度的影响规律，确定了测量误差PV值优于λ/10的情况下的最大被测口径。.5、对比了均匀分布圆形扩展光源实验测试与理论计算所得的对比度-腔长曲线，实测曲线与理论曲线形状吻合，标准差为0.041。.