波面干涉仪.doc

波像差波像差(wave aberration)基于波动光学理论，在近轴区内的一个物点发出的球面波经过光学系统后仍然是一球面波(惠更斯原理），由于衍射现象的存在，一个物点的理想像是一个复杂的艾利斑。对于实际的光学系统，由于像差的存在，经光学系统形成的波面已不是球面，这种实际波面与理想波面的偏差成为波像差，简称波差。The degree of departure from true sphericity,that is, the distance between the ideal reference sphere and the actual, distorted wavefront, measured along the radius of the reference sphere.波面干涉仪bomian gansheyi波面干涉仪wave surface interferometer 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。泰曼干涉仪由两个准直透镜、分束器、标准平板以及标准球面镜所组成。单色光经小孔、光源准直透镜后被分束器分解成参考光束和检测光束。二者分别由标准平面和检测系统自准返回后，再经分束器，通过观测准直透镜重合，形成等厚干涉条纹，如图1 用泰曼干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图所示。根据条纹的形状来判断被测件的光学质量。用泰曼干涉仪检测平板或棱镜的表面面形及其均匀性，和检测无限或有限共轭距镜头的波面像差，只需在检测光路中，用一标准的平面或球面反射镜，或再附加一负透镜组，以形成平面的自准检测光束即可，分别如图1a用泰曼干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图、图1b用泰曼干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图、图1c用泰曼干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图、图1d用泰曼干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图、图1e用泰曼干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图所示。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，如图2b用斐索干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图；后者由分束器、有限共轭距物镜和标准球面所组成，如图2b用斐索干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图。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，如图2a用斐索干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图、图2b用斐索干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图、图2c用斐索干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图所示。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 1m；也可以检测无限、有限共轭距镜头的波面像差，如图2d用斐索干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意图所示。除了上述两种常用的干涉仪外，还有横向、径向剪切干涉仪，这种干涉仪没有参考波面。横向剪切干涉仪把被测光束分解成两个相同的，但相互横移的相干光束。径向剪切干涉仪则是把被测光束分解成波面面形相似，但横截面大小不相同的两相干光束。干涉出现在两相干光束的重叠区域内两者分别如图3横向剪切干涉仪的干涉光束、图4 径向剪切干涉仪的干涉光束所示。该两种干涉仪有多种多样的形式，如平板式、棱镜式、透镜式、光栅式等。横向剪切干涉仪不能直接测得波面像差；径向剪切干涉仪系统误差稍大。虽然这两种干涉仪易于加工，但仍未能像泰曼干涉