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斐索Fizeau干涉仪简介
2024-01-20 10:31:59

斐索干涉仪是一种原理为等厚干涉,用以检测光学元件的面形、光学镜头的波面像差以及光学材料均匀性等的精密仪器。其测量精度一般为/10~/100,为检测用光源的平均波长。

对于光学表面的非接触式测试,可以使用Fizeau干涉仪,下文将对此进行描述。斐索干涉仪主要测量参考表面和被测表面之间的光程差OPD。

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拆机分析发的zygo干涉仪

 干货~ZYGO Fizeau干涉仪拆机~

就是斐索Fizeau结构的。


1\菲索干涉仪的原理

斐索干涉仪原理为等厚干涉,用以检测光学元件的面形、光学镜头的波面像差以及光学材料均匀性等的一种精密仪器。其测量精度一般为/10~/100,为检测用光源的平均波长。常用的波面干涉仪为泰曼干涉仪和斐索干涉仪。

斐索干涉仪有平面的和球面的两种,前者由分束器、准直物镜和标准平面所组成,后者由分束器、有限共轭距物镜和标准球面所组成。单色光束在标准平面或标准球面上,部分反射为参考光束;部分透射并通过被测件的,为检测光束。检测光束自准返回,与参考光束重合,形成等厚干涉条纹。用斐索平面干涉仪可以检测平板或棱镜的表面面形及其均匀性。用斐索球面干涉仪可以检测球面面形和其曲率半径,后者的测量精度约1微米;也可以检测无限、有限共轭距镜头的波面像差。

和泰曼一格林干涉仪一样,斐索(Fizeau)干涉仪也是采用了振幅分割法:使入射光垂直于反射面射入.即I=0,保持入射角恒定,产生等厚干涉条纹,用以测量光学元件的误差。

下图显示了测试球面的典型Fizeau设置。小的相干单色光源被放置在第一准直器的前焦点F1处。平面波阵面离开准直器,随后的分束器将波阵面分为透射部分和反射部分。分束器可以是具有部分反射和防反射涂层表面的平面平行板,或者是承载小楔的板。当测试小型光学部件时,分束器立方体也很有用。不需要的反射然后可以被光束光阑阻挡,如下所述。从分束器反射的光不用于干涉仪,必须被吸收材料阻挡。

透射光进入所谓的透射球,该透射球形成高质量的球面波阵面,朝其后焦点F'会聚。透射球包括与会聚波前同心的最终球面,其中心CR与F'重合。该曲面称为参考曲面或斐索曲面。由于它没有被涂覆,它导致透射光的一部分被反射。由于透射波前和参考表面的同心度,返回光主要遵循相同的光路。

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图:通过透射球测试球面的斐索干涉仪示意图。

其中定位有承载小孔径F2'的不透明光束光阑。它可以让参考波和测试波通过,但可以阻挡来自设置其他表面的错误和不必要的反射以及杂散光。


2\菲索干涉仪的优点

参考表面和测试表面之间没有接触(避免接触而造成损坏或划痕)

每个传输球体可以测试不同半径的各种凸面或凹面

除了参考表面之外的系统元件的质量是次要的,因为参考光束和物体光束的光学路径几乎相同

连接到相机的计算机系统可以通过数字方式评估干涉图,从而将表面偏差的分辨率提高到目视的1000倍。

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