激光外差共路干涉光学系统

摘要

本发明涉及一种测量物体超光滑表面的粗糙度、微细表面轮廓、微小位移、微小变形的装置及方法，是对激光外差干涉方法及系统的改进。本发明的共路干涉系统由光源12、接收器2、接收器11、分束器1，偏振分束器3，多面反射棱镜5、偏振分束器7、波片9、透镜10、透镜8、反射棱镜6，多面反射棱镜4组成。本发明具有共路干涉系统，使得参考光束和测量光束在同一个光路中互逆行进，由接收器11干涉产生测量信号，使光学系统具有稳定度和精度高，对使用环境要求低，挤干扰能力强，使用方便。

主权项

1、一种用于测量物体表面粗糙度、微细表面轮廓、微小振动， 微小位移、微小变形的共路干涉光学系统，光源12采用互为垂直偏 振的双频激光平行光束，λ/4波片9，经分束器1部分反射到接收器 2作为参考信号，并部分透射产生测量信号，其特征在于：在同一个 光路中产生参考光束和测量光束，两个光束由接收器11接收并产生 测量信号，光源12的平行和垂直于纸面方向振动的线偏振光束通过 分束器1透射，由偏振分束器3分别透过和反射，其参考光束和测量 光束的干涉光路分别为： (1)由偏振分束器3使光源12的平行于纸面方向振动的线 偏振光束透射，经多面反射棱镜5，透过偏振分束器7，再经λ/4 波片9，由透镜10会聚到被测物体表面的一点上，然后由透镜10 自准返回，再经λ/4波片9变成垂直于纸面方向振动的线偏振光， 而由偏振分束器7反射投向透镜8，由透镜8会聚到反射棱镜6的反 射面的f1点，然后经由多面反射棱镜4和偏振分束器3及分束器1 反射射向接收器11而成为测量光束； (2)由偏振分束器3使光源12的垂直于纸面方向振动的线 偏振光束反射，经多面反射棱镜4和反射棱镜6投向透镜8，由透镜8 会聚到偏振分束器7反射面的f₂点，再经偏振分束器7反射和透过 λ/4波片9后，由透镜10透射成为平行光束而垂直地投向被测物 体表面，再由被测物体表面自准返回，经透镜10、λ/4波片9会 聚到偏振分束器7反射面的f₂点，变成平行于纸面方向的线偏振光 束，因而透过偏振分束器7，再由多面反射棱镜5反射和透过偏振分 束器3，然后由分束器1反射射向接收器11而产生参考光束； (3)分束器1分束面法线与入射光源12的双频且相互垂直偏 振的平行光束构成45℃，偏振分束器3与多面反射棱镜4和多面反 射棱镜5构成三角形，反射棱镜6的反射面与偏振分束器7的反射面 平行，并且其中心在光轴连线对称的位置上，透镜8的光轴垂直于偏 振分束器3的分束面，透镜8和透镜10的焦点重合且光轴相互垂直； (4)多面反射棱镜4和多面反射棱镜5相同，且具有45°、90°、 112°、112°四个棱镜面组成。