[发明专利]一种同步偏振相移干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及光学干涉测量仪器技术领域，特别涉及一种同步偏振相移干涉仪。

背景技术

相移干涉技术是一种非接触式的高精密测量方法，可实现高精度、实时快速测试，大大扩展了干涉仪的测量功能，提高了测试效率，广泛用于光学元件面形的检测和光学系统成像质量的评价，促进了现代光学制造水平的提高。传统的相移干涉技术采用压电陶瓷电机驱动标准镜位移，采用不同时刻标准镜位移法获得四组空间移相信息（0°、90°、180°、270°）。换句话说，是通过在不同时间进行多次采集，分别获得相移的多幅空间移相信息的图像。在一般的环境条件下，由于受震动的影响，干涉条纹时时在抖动，需要极其稳定的环境方可获得真实的四组干涉条纹信息。由于测量场合和环境的限制，在测量过程中，难免要受到环境振动、空气扰动以及光强的不一致性等因素的影响，必然导致干涉图样的抖动、扭曲、模糊，使得在移相过程中CCD采集图样时引入随机相位误差，严重影响到检测的结果和精度，限制了它的进一步应用。

发明内容

本发明要解决现有技术中的瞬时相移干涉方法存在空间分辨能力低，测量精度低，而且成本高的技术问题，提供一种空间分辨能力高、测量精度好、成本低的同步偏振相移干涉仪。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种同步偏振相移干涉仪，以HeNe激光器作为线偏振相干光源，包括：

所述激光器出射的线偏振光的光路上设置的偏振分光棱镜，偏振光的振动方向与偏振分光棱镜的主截面成45°,线偏振光入射到所述偏振分光棱镜后被分解为水平偏振的参考光和垂直偏振的测量光；

在参考光的光路上的分别依次设置的1/4波片和标准镜；参考光可经所述标准镜的反射，携带标准镜的相位信息返回所述偏振分光棱镜；

在测量光的光路上的分别依次设置的1/4波片、透镜和待测镜；测量光可经所述待测镜的反射，携带待测镜的相位信息返回所述偏振分光棱镜；

携带了标准镜和待测镜相位信息的参考光和测量光，分别被所述偏振分光棱镜反射和透射后合束到同一光路中，在该光路上分别依次设有1/4波片和消偏振棱镜；光束可被所述消偏振棱镜分为等幅值的两部分，分束后的两光路上分别设有偏振分光棱镜；光束经过所述偏振分光棱镜后的光路上分别设有图像采集装置。

上述技术方案中，所述图像采集装置为CCD相机。

上述技术方案中，在所述激光器的激光出射位置处还设有扩束及空间滤波装置。

上述技术方案中，所述扩束及空间滤波装置包括沿光路方向依次设置的：准直透镜、针孔及透镜。

上述技术方案中，所述第水平振为P偏振光；所述第垂直振为S偏振光，两种振动方向互相垂直的线偏振光分别带有各自的相位进行干涉。

本发明的同步偏振相移干涉仪具有以下优点：

本发明的同步偏振相移干涉仪，使用波片和偏振棱镜结构，通过采用偏振光干涉，可同一时刻获得相位依次相差π/2的四幅干涉图，可消除气流和环境振动对测量的影响，可应用于光学系统现场检验，复杂恶劣环境的光学检验，并能实现连续动态测量。

本发明的同步偏振相移干涉仪，光学系统结构简单，采用偏振棱镜和波片即可实现同步相移。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的同步偏振相移干涉仪的系统结构示意图；

图2是本发明的同步偏振相移干涉仪的波片棱镜偏振相移结构示意图。

图中的附图标记表示为：

1-激光器；2 - 准直透镜；3-针孔； 5-平面反射镜；6-偏振分光棱镜；8-标准镜； 11-待测镜；13-消偏振棱镜；

4、10-透镜；7、9、12- 1/4波片； 14、15-偏振分光棱镜；

16- 0° CCD相机；17- 180° CCD相机；18- 90° CCD相机；19- 270° CCD相机。

具体实施方式

本发明的发明思想为：本发明的同步偏振相移干涉仪，采用激光器作为线偏振相干光源，经过主偏振分光棱镜分束，产生P光和S光分别射向标准面和被检面；再次反射后携带面型信息由主偏振分光棱镜合束，再经过波片及消偏振分光棱镜分束后，分别通过具有一定空间位置关系的棱镜分束产生4束相干光，经过偏振片后相干成像由CCD相机接收，即实现同步移相接收。

下面结合附图对本发明做以详细说明。