点衍射干涉仪国内外研究现状
时间:2018-04-17 22:28 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 点衍射干涉仪的系统原理是由R．N．Smartt与J．Strong首次提出的，他们在1972年的光学协会杂志上发表了Point-diffraction interferometer一文，介绍了点衍射干涉仪的测量原理，该系统不仅具有简单的整体结构，也能达到理想的测量精度 。在随后的研究中，科学工作者为了克服点衍射干涉仪自身的缺点，不断完善其系统结构，并成功加入了移相装置来完成测量工作，从1975年至今，相继诞生了传统型点衍射干涉仪、光栅式点衍射干涉仪、偏振移相式点衍射干涉仪、光纤式点衍射干涉仪等各种类型的点衍射干涉系统。21362 1.1 PDI原理图 自从点衍射干涉检测方法提出后，各国科学工作者在分析小孔尺寸对衍射波前质量的影响方面，做出了大量研究工作。 1984年，Osuk Y.Kwon将可以相移的光栅加入到点衍射干涉仪，提出了一种多通道点衍射干涉仪 。这种干涉仪结构紧凑，实现了同步移项。但由于采用多通道，需要更精细的校准标定。 1991年，C．J．R．Sheppard等人利用菲涅尔衍射理论，详细阐述了光波在经过半平板衍射后，光场中光扰动随光波入射角度等因素变化的关系，并研究了三文情况下光传播函数的近似表达方法 。 1995年，Gong Qian与Geary Joseph对传统型点衍射干涉仪做了数学建模，着重分析了小孔尺寸对衍射参考波前质量造成的影响 ，其模型如1.1 (a)(b)所示。论文网 1996年,美国伯克利国家重点实验室的H.Medecki,E.Tejnil等人，提出了一种光栅式移相点衍射干涉仪，该装置利用光栅作为分光装置,利用PZT驱动光栅实现移相功能，可以用来测试光学系统波前，这种点衍射干涉仪具有极高的测试精度 。 1.2 光栅式移相点衍射干涉仪结构示意图 该方案所采用光栅式相移点衍射干涉仪是由物方小孔板、透射式光栅、像方小孔板以及CCD相机组成，通过PZT驱动透射式光栅最终实现移相功能。根据光栅的位置不同，该点衍射干涉仪分为两种，如1.2所示。 其中，第一种光栅式相移点衍射干涉仪通过物方小孔板为被测系统提供了理想基准波前，光束经过透射式光栅发生衍射,经被测系统会聚后，在像方小孔板上形成多个衍射级，选择不同衍射级(零级和+1级)的光束分别投射到像方小孔板上的透射窗和小孔，形成测试光和衍射的参考光。二者相互干涉形成干涉条纹被成像镜成像到CCD相机上进行采集。这种干涉仪结构也存在一定的缺点。一般情况下，光栅衍射的零级光束要明显强于+1级光束，如果采用零级光束作为参考光，干涉条纹能够获得较好对比度。如果采用+1级光束作为参考光，虽然可以利用其消除光栅的制造误差，但是条纹对比度和光能利用率也会随之下降。 第二种光栅式相移点衍射干涉仪将透射式光栅置于物方小孔板的照明光束中，选择零级衍射光束照射到物方小孔板的小孔上衍射生成理想球面波，为被测系统提供测试光束；选择+1级衍射光透射穿过物方小孔板上的透射窗。两束光经过光学系统后，聚焦到像方小孔板上，选择零级衍射光穿过投射窗作为测试光，+1级衍射光投射到像方小孔板上的小孔发生衍射作为参考光。参与干涉测量的两束光都经过一次小孔滤波，提高了相干条纹的对比度。同样，相干条纹最终被成像到CCD相机进行采集。 同年，K．A．Goldberg等研究了极紫外点衍射干涉仪中的小孔形貌带来的参考波前误差，并对小孔后的衍射场做了三文数值仿真，着重分析了小孔直径与圆度对衍射参考波前造成的误差 。 2004年，K．Otaki等人采用严格的耦合波理论针对小孔尺寸来分析点衍射干涉仪在可见光波段的小孔衍射波前误差 。其测量光路图如1.3所示。 (责任编辑：qin) |