[实用新型]实时测量表面形貌的正弦相位调制干涉装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及表面形貌的实时测量，特别是一种实时测量表面形貌的正弦相位调制干涉装置。

背景技术

由于半导体激光器(以下简称为LD)波长的温度稳定性得到较好的解决，半导体激光干涉仪正在被广泛地研究开发。LD除体积小、用电省、价格低外，一个突出的优点是波长调制简便。这使得能提高测量精度的光外差技术在半导体激光干涉仪中可以简单地通过直接调制LD的注入电流来实现。通过调制注入电流，很容易实现干涉信号的相位调制，从而实现位移、距离、面形等参数较高精度的测量。比如日本新泻大学的T.Suzuki等人提出了一种用于测量表面形貌的正弦相位调制半导体激光干涉仪(在先技术[1]Takamasa Suzuki，Osami Sasaki，JinsakuKaneda，Takeo Maruyama，“Real time two-dimensional surface profilemeasurement in a sinusoidal phase modulating laser diode interferometer，”Opt.Eng.，1994，33(8)，2754-2759)。此干涉仪的调制电流为

I_m(t)＝αcos(ω_ct+θ)。    (1)

光电探测器CCD探测到的干涉信号可以表示为

S(x，y，t)＝S_dc+S₀ cos[-zcos(ω_ct+θ)+α(x，y)]，    (2)

S_dc是干涉信号的直流分量，它与驱动电流的直流I₀相关。S₀是干涉信号的交流分量振幅，它与电流调制信号I_m(t)相关。a是调制电流的振幅，ω_c是调制电流的角频率，θ是调制电流的初相。z是正弦相位调制深度，α(x，y)是待测量相位。

在先技术[1]中，在调制信号的一个周期内，光电探测器CCD对干涉信号积分四次P_i(x，y)(i＝1～4)，其表达式如下

P i ( x , y ) = ∫ ( T / 4 ) ( i - 1 ) ( T / 4 ) i S ( x , y , t ) dt , - - - ( 3 ) ]]>

其中的x和y表示被测物体表面的位置坐标。正弦相位调制信号处理系统对每一个像素进行加减运算得：

P_c(x，y)＝-P₄+P₁-P₂+P₃＝A_ccosα(x，y)，    (4)