特怀曼-格林干涉仪 Twyman–Green interferometers

2022-10-21 16:52:24 浏览:587

定义

类似于迈克尔逊干涉仪的干涉仪,但具有扩展光束。特怀曼-格林干涉仪以弗兰克·特怀曼和亚瑟·格林的名字命名,是用于表征光学表面的干涉仪。

光学设置类似于迈克尔逊干涉仪,但Twyman-Green干涉仪使用准直光束,这些准直光束被扩展到相当大的直径。在最简单的情况下,这种扩展光束直接发送到被检查的表面,并且对产生的干涉图案进行成像,使其可以通过目镜(目镜)直接观察或用单色电子图像传感器进行记录。

图 1:特怀曼-格林干涉仪的设置。在小写的情况下,使用额外的透镜将波前曲率调整到弯曲的测试对象。

被检查的表面可以是镜子或某种其他类型的光学元件;用作端镜时,只需要表面的一些显着反射率,并且不应该有额外的反射会破坏干涉图案。一些元件(例如透镜,棱镜和镜面基板)也可以插入光束路径中以在传输过程中进行检查,即它们与合适的镜子组合在一起。例如,这也可以与显微镜物镜一起使用。

图 2:如果曲面曲率未精确匹配,则会发生干涉环。

如果研究的表面不是平坦的,则光学波前需要与其近似匹配,例如使用一个或多个透镜或曲面镜。否则,产生的干涉条纹的间距可能太近而无法观察到。图2显示了曲率不完全匹配的情况,但足以轻松解决干涉环。

在某些情况下,有必要在测试对象之前插入另一个扩束器,以便在对象上成像更大的区域。

为了检测非球面光学器件,通常需要一个高质量的参考表面(例如由光学平面制成),以便可以检查其他设备,因为例如,与球面反射镜的偏差可能太大而无法测量。

检测器必须对被检测表面进行成像,使得图像中的每个点都对应于被检测表面上的一个点。

图 3:模拟的特怀曼-格林干涉仪图像,中心区域存在相位扰动。

被测物体或参考镜被故意非常轻微地倾斜,例如通过转动微米螺钉,以便获得具有适当间距的常规条纹的干涉图案。如果测试表面与参考表面完全匹配,则这些条纹是完美的线条。曲面形状之间的任何偏差都会导致这些条纹的变形(Fizeau 曲线)。对于几个波长的地形偏差,可以简单地计算条纹的数量以测量高度。

可以使用合适的计算机软件更仔细地分析记录的数字图像,这可以详细测量表面形状偏差。

所使用的参考反射镜以及分束器和其他光学元件应具有非常高的光学质量,因此任何观察到的失真都只是由于所研究物体的缺陷。

可能的替代解决方案

光学元件也可以使用马赫-曾德尔干涉仪进行测试。

一种完全不同的方法是使用光学轮廓仪,它可以更直接地测量表面形貌。

光学器件

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