1。 激光器的发明和利用论文网
2。 隔振手段的引用和提高
3。 计算机参与到干涉图的分析
激光的发明和利用让干涉过程不再受等光程的限制,也使干涉图样更加清晰。由于干涉过程不再需要等光程,振动就成为了对干涉条纹稳定产生干扰的主要原因,隔振系统应运而生。另一方面,由于干涉图更加清晰了,因此需要更精确的方法来分析产生干涉的面形信息,人们开始使用计算机来分析干涉图样。到了70年代,干涉计量术得到了广泛的应用,市面上出现了两种使用较多的商品化激光干涉仪。这两种干涉仪分别是泰曼干涉仪,和斐索干涉仪。泰曼干涉仪使用较为广泛,而斐索干涉仪是一种共光路的干涉装置,这种光路结构使得它结构简单,所占空间小,价格低廉。这时的人们有四种方式来判读干涉仪产生的条纹:
1。 目视法
这种方法是由有经验的工作人员依据光圈的弯曲程度来判读干涉面型。
2。 照相法
用相机将干涉条纹拍摄下来,再用直尺等测量工具量出条纹间距和弯曲程度,再计算出光圈数。
3。 测微目镜法
在干涉仪目视观察处装上带分划板的测微目镜,来测量条纹间距和弯曲程度,再计算出光圈数。
4.条纹法
用摄像机和采集卡结合,将干涉图像转换为数字图像,利用计算机图像处理技术跟踪条纹,采集数据并进行计算。
这四种方式中,目视判读是最不准确的,因为直接靠人的肉眼来观察缺乏客观性,而条纹法是最精确的,但这种方法价格高,软件编制很困难,计算速度较低,因而用的并不广泛。应用最为广泛的是测微目镜法。
80年代开始,计算,控制,材料技术等得到了快速的发展,干涉仪的测量技术也有了本质上的进步,移相、锁相、外差干涉术等相继被广泛应用。其中采用压电晶的移相干涉术由于其方便、快速、准确的优点成为新的数字波面干涉仪的主要干涉方法。CCD的使用使成像质量大幅提高,干涉仪的结构由于各类光机技术的发展变得更加可靠这些技术将干涉仪内部结构完全被包装,即使完全不懂干涉的人也可以完全操作它。
到了90年代,由于科技的不断发展使得人们对干涉仪的测量准确度有了更高的要求,相对检测法已经不能达到如此高的准确度,因此各种绝对检测法应运而生。
1。2 几种干涉仪的介绍
1。 迈克尔逊干涉仪
最早的干涉仪是迈克尔逊干涉仪,它是利用光在不同表面的反射产生双光束以达到干涉的目的。这种干涉仪,既可以产生等厚干涉,又可以产生等倾干涉条纹。在长度和折射率的测量中有着重要的应用,若观察到干涉条纹移动一条,便是M2的动臂移动量为λ/2,等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。在近代物理和近代计量技术中,有着重要的应用[3]。
原理图:
图1。1 迈克尔逊干涉仪原理图
利用迈克尔逊干涉仪的原理,可以研制出多种专用干涉仪。
(a) 接触式干涉仪 (b)干涉显微镜(林内克干涉仪)
图1。2 两种迈克尔逊干涉仪的变形
2。 泰曼-格林干涉仪
泰曼格林干涉仪是典型的双光束干涉仪,是迈克尔逊干涉仪的一种变形。其特点一是采用准单色光源作为照明光,避免分光镜玻璃色散的问题,比迈克尔逊干涉仪少了一个补偿板;二是采用透镜L1对光源进行准直形成平面波进入干涉腔的结构,成了等厚干涉光路,而避免了迈克尔逊干涉仪等厚、等倾共存的问题。再利用分束镜将光线依振幅分开,光线经过M1,M2两个反射镜的反射后汇聚到分束板上,从而得到两组干涉图样,其中一束汇聚到人眼,另一束回到光源处,这样就可以看到整个干涉场,产生反映两个面形差异的等厚干涉条纹。