文献综述
- 研究背景及意义
干涉测量技术经常用被于各种光学平面的面型检测中，例如透镜的表面检测等，其具有非接触式、测量精密高等优点。用传统方法进行光学表面误差检测測工作量大，且在对干涉条纹判读时容易受人为因素与自然因素的影响，较大的误差出现是不可避免的。为提高测量精度，减小人员工作负担，从20世纪70年代开始，把电子技术、计算机技术、激光技术、精密机械等与传统干涉测量设备相结合，现代移相干涉技术产生了。相比于传统光学干涉测量，移相干涉测量的精度大大提高，对波面测量精度高达光波长的百分之一，这是因为其采用了数字波面相位检测技术，可控制参考光相位，自动连续采集若干帧相等相移的干涉图。因此大大拓展了测量与应用的范围，提高了测量效率，移相干涉测量成为了波面测量的标准方法[1]。
移相干涉大量避免了认为操作带来的误差，但由于其极高的灵敏度，环境的干扰对测量结果的影响一直无法被忽略，主要影响因素是环境和空气的震动。其中环境震动的影响较难消除，相比之下空气震动可以通过给干涉仪加外罩的简单方式消除。移相干涉中主要分为时间移相和空间移相，一般的移相干涉是在时域中进行移相的，由于移相与采集之间存在时间差，在这段间隔中空间的震动必定带来误差，故移相干涉测量要在光学抗振或减振平台上进行。随着科学技术的发展进步，需要进行光学检测的的情况越来越多，在有些特殊环境下进行干涉测量十分困难，如在外太空的哈勃望远镜的校准，或是大型光学器件的建造无法找到合适尺寸和环境下的抗振减振平台，这些都是移相干涉测量的技术发展中要解决的问题。
目前，想要消除环境震动对干涉结果的影响主要有两个方向的解决方案，一个是测量环境振动后对干涉结果进行补偿[2]。另一个是同步移相，消除移相与采集的时间间隔，即同步采集来消除环境振动。前者在测量环境振动和反馈之间存在时间差，所以无法做到实时反馈，在时间上的延迟性无法消除；后者则采用空间移相法，同时采集相位差恒定的一组干涉图，这样才真正消除了环境振动对干涉测量结果的影响，是本项目研究的重点。
- 技术发展现状
现阶段要解测量动下的移相干涉主要有三种解决方案：(1)传感器检测移相,(2)空间同步移相法,(3)算法处理。以下详述这三类方法原理及其研究现状:
- 日本Tsukuba大学的G. Lai等人在被测镜之外增加了一个倾斜的条形镜，一条正弦分布的条纹带在干涉图上形成，条纹带的光强分布随移相量而变化，实际移相量可用分析条纹带的位相来检测，最后用最小二乘法求解波面位相[3];美国Zygo公司L.Deck用快、慢两个相机分别采集干涉图样，快速相机以高频率采集干涉信号检测移相信息，慢速相机曝光时间较长、分辨率高，负责采集干涉图，然后利用最小二乘法求解波面位相，但该方法仅能应对数十纳米幅度的振动[4];南京理工大学的吴新民提出为能确定移相误差，可使用四个光电探测器检测正交的干涉信号,并辅以PZT来补偿移相误差，实现移相的稳定性[5];
(2)南京理工大学的陈磊等在1002Hz 的振动下,测得波面RMS值的测量标准差小于0.017ʎ[7]，他为了实现空间同步移相[6.7]，设计采用正交光栅分光、四个相机采集移相干涉图的方式;中科院西安光学精密机械研究所姚保利等利用两个正交Ronchi光栅分光，在同一相机上不同区域采集移相干涉图实现了空间同步移相[8];韩国科学技术院(KAIST) 的H. Kihm等建立了一个由九个棱镜组合成的分光器件、四个相机同步采样的实验模型，完成了同步移相的点衍射干涉[9];美国Lawrence Livermore国家实验室(LLNL)的K. L. Baker等用液晶空间光调制器使不同像素点上移相，将CCD相机的像素与空间光调制器的像素相匹配，实现了在一个相机上不同像素间产生不同的移相于涉图[10];
(3)上海大学的陈明仪等提出了一种迭代算法，将倾斜移相误差进行一阶泰勒展开，分别采用最小二乘法计算移波面位相和相误差[11];成都精密光学工程中心的徐建程等提出一种迭代算法，将千涉图划分成若干子块后、假设每个子块的不存在倾斜移相，在迭代中利用最小二乘法计算每个子块的移相量，再采用平面拟合出移相的倾斜和平移量,通过最小二乘方程求解波面位相[12]，之后徐建程等又提出一种基于空间载波干涉图的移相量检测法，从用傅里叶变换法复原的波面位相中检测移相的倾斜和平移量，并利用最小二乘方程求解波面位相[13];北京理工大学的郝群等首先用时域干涉信号的极值计算调制度和干涉图背景，再通过反余弦函数计算波面位相，对倾斜移相不敏感[14]，因为该算法的解相不依赖移相量，之后郝群等又提出从时域干涉信号的频域提取波面位相信息的时频域双重分析法[15]。
[1] 何勇,数字波面干涉技术及其应用[D].博士学位论文.南京:南京理工大学,2003.
[2] 徐春生,同步移相抗振干涉的研究, 2006, 南京理工大学.
- G. Lai, G. Yatagai. Generalized phase shifting interferometry [J]. J. Opt. Soc. Am. A, 1991, 8(5):822- -827.
- L. Deck. Vibaionorestant phase-shifting interferomerey [J] Appl. Opt., 1996, 35(34): 6666.6
- 吴新民.光干涉测试中的抗振技术研究[D]博士学位论文.南京:南京理工大学2001.
[6] 左芬.同步移相干涉利量的抗振技术研究[D].博士学位论文.南京:南京理工大学, 2008.
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
