光纖端面3D干涉儀的單色光移相干涉測量法

簡單介紹光纖端面3D干涉儀的單色光移相干涉測量法。

現(xiàn)在一般光纖端面3D干涉儀操作界面上，都有白光和單色光(比如紅光或其他顏色)的兩個選項。 白光干涉就是WLI(White Light Interferometry)，單色光就是PSI(Phase-Shifting Interferometry)。單芯光纖凸起很小，不超過半波長，用單色光干涉PSI測量就夠了。MPO的光纖凸起太大，超過半波長，單色光干涉PSI會相位模糊，只好用白光干涉WLI了。 今天說說PSI。

基于邁克爾遜干涉儀的相移干涉術(shù)

對于干涉測量系統(tǒng)，使用平面度為λ/20的光學(xué)平面作為參考鏡。通過參考鏡的壓電驅(qū)動線性平移臺實(shí)現(xiàn)了相移的高精度。在移相過程中，兩個干涉光束之間的參考相位差每偏移π/2。CCD相機(jī)記錄了不同相位差0、π/2、π、3π/2和2π下的五幀干涉圖。這些幀的每個圖像像素都被解釋為通過五步相移算法訪問干涉強(qiáng)度信息進(jìn)行相位計算，這反過來又與表面高度有關(guān)。專用干涉測量是通過兩個平坦度為λ/10和λ/4的光學(xué)平面的表面進(jìn)行測試的，這兩個光學(xué)平面用作測試表面。

PSI算法

已經(jīng)開發(fā)了許多不同的數(shù)據(jù)評估策略或算法。所有這些算法都要求在參考相位變化時記錄一系列干涉圖。然后，在每個測量點(diǎn)計算模2π的波陣面相位，作為在同一測量點(diǎn)測量的干涉圖強(qiáng)度的函數(shù)的反正切。然后通過“展開”相位以去除2π相位不連續(xù)性來獲得最終的波前圖。Hariharan等人介紹了對參考相移校準(zhǔn)誤差不敏感的PSI算法。他們使用干涉圖強(qiáng)度的五個測量值。在每個順序記錄的干涉圖之間的參考光束中引入90度的光學(xué)相移。由于這些現(xiàn)在是離散測量，時間依賴性已更改為相位階躍指數(shù)i。函數(shù)δ（t）現(xiàn)在具有五個離散值：δi=0、π/2、π、3π/2和2π，其中i=1、2、3、4和5。將這五個值中的每一個代入方程，

得到描述五個測量的干涉圖強(qiáng)度模式的五個方程：

從這些方程中，可以得到相位差：

得到高度：

PSI光學(xué)設(shè)置

如圖所示，用于記錄干涉圖的系統(tǒng)由傳統(tǒng)的邁克爾遜干涉儀組成。兩個臂中的一個，即用作參考鏡的平面度為λ/20的光學(xué)平面，安裝在壓電換能器（PZT）上，以引入相對相位差。另一只手臂配備了測試表面。該系統(tǒng)的光源是He-Ne激光器（l=632.8nm）。激光束被擴(kuò)展并準(zhǔn)直，形成平行光束。通過改變施加到PZT的電壓而改變的參考相位為0、π/2、π、3π/2和2π。