[发明专利]一种基于相干可控激光的多表面形貌测试方法在审

专利信息
申请号: 202310222112.0 申请日: 2023-03-09
公开(公告)号: CN116222426A 公开(公告)日: 2023-06-06
发明(设计)人: 李俊博;陈佳乐;韩志刚;朱日宏;李方欣;赵鑫洋;芮九多;杨振营 申请(专利权)人: 南京理工大学
主分类号: G01B11/24 分类号: G01B11/24
代理公司: 南京理工大学专利中心 32203 代理人: 朱沉雁
地址: 210094 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 相干 可控 激光 表面 形貌 测试 方法
【权利要求书】:

1.一种基于相干可控激光的多表面形貌测试方法,其特征在于,步骤如下:

步骤1、将相干可控激光光源与干涉仪(12)通过光纤接头(11)连接,转入步骤2;

其中,相干可控激光光源包括依次连接的宽带白噪声源(1)、第一射频连接线(2-1)、滤波器(3)、第二射频连接线(2-2)、可调射频衰减器(4)、第三射频连接线(2-3)、射频放大器(5)、第四射频连接线(2-4)、偏置器模块(6)、第五射频连接线(2-5)、半导体激光器(9)、保偏光纤(10);还包括通过导线(7)连接在偏置器模块(6)上的直流驱动电源(8);保偏光纤(10)通过光纤接头(11)连接干涉仪(12);

步骤2、将多表面干涉元件(13)置于干涉仪(12)内的测试光路中,控制干涉腔长使测试光路光程大于参考光路1~3cm,转入步骤3;

步骤3、开启直流驱动电源(8),半导体激光器(9)输出长相干激光,观察干涉仪(12)中的偏振相机接收到多表面干涉条纹,调节多表面干涉元件(13)俯仰、倾斜姿态,使其对应的两组干涉条纹显示清晰,转入步骤4;

步骤4、先开启宽带白噪声源(1),再开启射频放大器(5),逐步减小可调射频衰减器(4)衰减量,观察干涉仪(12)中偏振相机接收的灰度图像干涉条纹的存在情况,并在此过程中向着干涉仪(12)的测试光路光程减小方向前后移动多表面干涉元件(13),使偏振相机接收图像中存在干涉条纹,并继续减小可调射频衰减器(4)的衰减量,相干可控激光光源的相干长度随可调射频衰减器(4)的衰减量减小而缩短,当相干可控激光光源的相干长度低于多表面干涉元件(13)厚度时,光源表现为短相干光源,此时多表面干涉元件(13)上的多组干涉条纹串扰消失,转入步骤5;

步骤5、重复步骤4,直到可调射频衰减器(4)衰减量达到最小时,进一步调节多表面干涉元件(13)的前后位置,使偏振相机接收图像中干涉条纹存在且对比度最佳,即多表面干涉元件(13)前表面达到干涉仪(12)的零光程差位置,通过干涉仪(12)中的偏振相机采集当前的干涉条纹图,通过四步移相算法解算获得多表面干涉元件(13)前表面的表面形貌,转入步骤6;

步骤6、继续向着干涉仪(12)的测试光路光程减小方向移动多表面干涉元件(13),偏振相机接收图像中干涉条纹对比度再次最佳时,多表面干涉元件(13)后表面达到干涉仪(12)的零光程差位置,通过干涉仪(12)中的偏振相机采集当前的干涉条纹图,通过四步移相算法解算获得多表面干涉元件(13)后表面的表面形貌。

2.根据权利要求1所述的基于相干可控激光的多表面形貌测试方法,其特征在于:在相干可控激光光源中,宽带白噪声源(1)通过第一射频连接线(2-1)与滤波器(3)连接,再经第二射频连接线(2-2)、可调射频衰减器(4)、第三射频连接线(2-3)与射频放大器(5)的输入端连接,射频放大器(5)的输出端通过第四射频连接线(2-4)与偏置器模块(6)的交流输入端连接,直流驱动电源(8)通过导线(7)与偏置器模块(6)的直流输入端连接,直流信号和交流信号经偏置器模块(6)叠加后经第五射频连接线(2-5)输入到半导体激光器(9),半导体激光器(9)通过保偏光纤(10)与光纤接头(11)连接;

宽带白噪声源(1)产生宽带白噪声信号经第一射频连接线(2-1)进入滤波器(3)进行滤波,滤波后的白噪声信号经第二射频连接线(2-2)进入可调射频衰减器(4)进行信号衰减,衰减后的白噪声信号经第三射频连接线(2-3)进入射频放大器(5)进行信号功率放大,放大后的白噪声信号经第四射频连接线(2-4)进入偏置器模块(6)的交流输入端,直流驱动电源(8)产生偏置电流经导线(7)进入偏置器模块(6)的直流输入端,偏置电流和白噪声信号经偏置器模块(6)耦合后,经第五射频连接线(2-5)进入半导体激光器(9),半导体激光器(9)输出光光谱发生展宽,并通过保偏光纤(10)连接光纤接头(11)输出。

3.根据权利要求2所述基于相干可控激光的多表面形貌测试方法,其特征在于:相干可控激光光源中的半导体激光器(9)为FP腔半导体激光器,直流电源下多纵模输出,在宽带白噪声电流作用下,输出光谱强度及相位受噪声电流调制产生光谱展宽,展宽效果与宽带白噪声强度成正相关。

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