波长移相干涉仪的算法研究(英文)

叙述了波长移相干涉仪的基本原理,分析了其特点,对传统硬件移相干涉仪和波长移相干涉仪进行了比较,指出了它们的优缺点和应用范围。以美国NewFocus公司的可调谐半导体激光器为例,简述了实现波长调谐的硬件。文中将波长移相干涉仪算法分成三类:加权多步波长移相算法、基于傅里叶变换的波长移相算法和多波长算法,对这三类算法进行了较详细的叙述和分析,指出了各自的优缺点和应用范围。基于傅里叶变换的波长移相算法,提出了结合差分运算的适合于台阶测量的新算法,克服了已有算法中需要参考基准和参考面的缺点,提高了算法的实用性。

基于两帧差分平均移相算法标定斐索型波长移相干涉仪

波长移相干涉仪的移相值与干涉腔长度有关,需要对其标定方可采用定步长移相算法计算相位分布。为了标定研制的斐索型波长移相干涉仪,提出一种利用干涉图直接计算定步长移相值的新算法两帧差分平均移相算法(TDA)。对该算法进行模拟仿真,验证了算法的可行性和计算精度,并进一步开展了实验研究。结果表明:运用TDA算法处理定步长移相干涉图可以获得与实际值接近的计算结果;利用TDA算法标定的波长移相干涉仪的测量面形均方根(RMS)重复性优于0.07nm(1.106λ/10000),达到了设计指标;用该干涉仪与Zygo干涉仪对相同元件进行比较测量,检测结果之差的RMS为0.742nm。

基于数值模拟的高精度波长移相干涉仪随机误差分析

研制波长移相干涉仪时为了选出满足干涉仪设计指标的激光器和CCD相机,采用直接计算法和蒙特卡罗法对干涉仪系统中的主要随机误差进行建模仿真。介绍了菲佐型波长移相干涉仪的基本结构和测量原理,对振动、空气扰动和激光光源不稳定性等随机误差进行了理论分析,建立了相应的数学模型。结合误差模型进行数值仿真,获得了各随机误差大小与测量结果之间的数值对应关系,完成了激光器和CCD相机的选型和误差分配。搭建了波长移相干涉仪实验装置并对其重复性进行测量。实验结果表明,搭建的波长移相干涉仪的均方根(RMS)重复性优于0.07nm,基本达到设计指标。