4DTechnologyCorporation

CompanyProfile4D動(dòng)態(tài)相移干涉儀

（DynamicInterferometer)

-----原理、技術(shù)與應(yīng)用Oct.2010

.OPTurn.D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!主要內(nèi)容相移干涉技術(shù)的原理動(dòng)態(tài)相移干涉儀原理4DPhaseCam動(dòng)態(tài)干涉儀動(dòng)態(tài)干涉儀的應(yīng)用D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!2.1相移干涉技術(shù)的原理兩束光發(fā)生干涉，其干涉場

I=I1+I2+2I1I2cos

(a1-a2)a1-a2干涉光束間的相位差

1a2a-=(2pl)(光程差)光源被測表面參考表面探測器分束器D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!2.2相移干涉技術(shù)的原理－普通干涉儀準(zhǔn)直鏡參考面被測面分束器激光Camera光闌D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!2.3相移干涉技術(shù)的原理－振動(dòng)的影響CCD的幀頻(30幀/秒），導(dǎo)致普通相移干涉測量時(shí)間>120ms能不能用一幀干涉圖就完成測量？

D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!testrefRHCLHC圓偏光(Df)+線偏振器(a)cos(Df+2a)1與光軸平行的分量才能發(fā)生干涉2偏振器的光軸角度決定了相移結(jié)果使用偏振光的相移機(jī)理3.24D動(dòng)態(tài)干涉儀原理續(xù)－相位相關(guān)探測器KothiyalandDelsile,Appl.Opt.V24n24p4439(1985)Kemo,et.al,ApplOpt.V41n13p2448(2002)D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!3.24D動(dòng)態(tài)干涉儀原理續(xù)－相位相關(guān)探測器

24x17pixel–真實(shí)光強(qiáng)圖從每一個(gè)位相單元提取一個(gè)相同相移的像素，構(gòu)成條紋圖D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!4.1.2PhaseCam產(chǎn)品線P4000>>P4010>>P4020P5030P6000基于泰曼型的多波長、高能、ESPI、便攜型品種最多，發(fā)展最完善，用戶最多，最穩(wěn)定D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!ReferenceSurfaceCollimatorTestSurfaceBeamSplitterLaserStopCameraDoublePolarizerWollastonPrismQWP@45oPixelatedMaskPolarizationsHWP4.2.1非共光路斐索型

FizCam1000sD干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!共光路的特征：－干涉儀、參考鏡、被測鏡共軸－參考光與樣品光在參考面后路徑相同非共光路引入的問題:

－Retraceerror－特別是球面測量中的誤差>>必須用高質(zhì)量的透鏡>>

必須校準(zhǔn)（參見ESDI報(bào)告）ESDIH2000的問題D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!ReferenceCollimatorBeamSplitterStopQWPCameraPixelatedMask短相干光源HWPQWPPBSRRTTCoherentTestBackgroundPolarizations4.2.2共光路斐索型/短相干光源

FizCam2000s共光路動(dòng)態(tài)干涉儀PathmatchcontrolswhichsurfaceismeasuredS1S2D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!4.2.2共光路斐索型/短相干光源

FizCam2000s續(xù)光學(xué)厚度的測量D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!F2000測量控制定位不同的表面掃描范圍400–2000mmD干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!12/5/2022F2000的遠(yuǎn)程光腔測量FigurecourtesyofK.Smith,BallAerospaceJWST次鏡測試方案800mm直徑雙曲面FizCam2000withF/5diverginglensD干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!被測凸球面共焦測量位置12/5/202215D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!F2000-30012”干涉儀D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!300TF內(nèi)應(yīng)力D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!真正的共光路菲索干涉儀He－Ne光源：穩(wěn)定的相干長度動(dòng)態(tài)4.3F3000D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!PolarizationsReferenceStopQWPCameraPixelated

MaskHeNePBSTestωps4.3.1F3000原理D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!4.3.2F3000性能指標(biāo)D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!12/5/20224DTechnologyCorporation21AwardWinningTechnology10USPatents(licensedorowned),numerouspending2003PhotonicsCircleofExcellenceWinner:Oneofthebest25newproductsoftheyear2004R&D100AwardforFizCam2005R&D100AwardforPhaseCamMW2006NASAGoddardSFCExceptionalAchievementAwardforSpeckleCam(ESPISystem)2006R&D100AwardforSpeckleCam(ESPISystem)D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!Features-SpecificationsSmallformfactorFullyautomated,remotelycontrollableInterchangeablesourcesLargerbeamdiameter–9mmEntrancepupilplane50mminfrontofsystem1MPixcamera,fixedmagnification532or632.8nmsinglemode,longcoherencesources12/5/202222D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!PhaseCam6000

ExtendedPrecisionPackageArtifactsvirtuallyeliminatedArtifactsfromdust,divergeroptics,etc.ExtendedPrecisionPackageStandardIlluminationSourceD干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!PerformanceImprovement

vs.SpatialFrequencyRMSPrecision(Waves@633nm)SpatialFrequency(Cycles/Aperture)SourceAllLow(<30)Mid(30-100)High(>100)Point0.000670.000340.000140.00042Extended0.000340.000260.000060.00010FactoroftwoImprovement!Factoroffourimprovementathigherspatialfrequencies!D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!重要項(xiàng)目中的應(yīng)用NASA于2005年1月發(fā)射的“深度撞擊飛行器”

7月4日成功撞擊坦普爾1號彗星

攜帶的所有光學(xué)系統(tǒng)由4DPhaseCam做質(zhì)量檢測QC.D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!重要項(xiàng)目中的應(yīng)用JamesWebbSpaceTelescope(JWST)項(xiàng)目

主鏡6.5m,18塊子鏡拼接

曾試用4DPhaseCam做概念設(shè)計(jì)中鈹材料子鏡的測量之后選定4D為重要測量儀器供應(yīng)商,用于主鏡子鏡和總成,次鏡及背板結(jié)構(gòu),以及大光學(xué)系統(tǒng)的測量D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!離軸非球面的測量D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!長焦距離軸非球面的測量D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!長光程測量中的氣流場32m光程,F1.2m12/5/2022D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!口徑0.8m，500次測量平均消除氣流影響加工現(xiàn)場檢測D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!

輕質(zhì)復(fù)合鏡：半徑20m,口徑0.5m振動(dòng)環(huán)境D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!環(huán)境倉內(nèi)的低溫測試Figuretestingof300mmZerodurmirrorsatcryogenictemperatures,Baer&Lotz,SPIE4822-4July2002D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!強(qiáng)激光的熱過程D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!4D動(dòng)態(tài)干涉儀小結(jié)泰曼－格林型PhaseCamP4020：

P5030：光學(xué)變倍P6000IR/NIR

共光路菲索型F2000：短相干光源F3000：He-Ne長相干光源其它：WaveCamESPI多波長干涉儀…D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!2.1相移干涉技術(shù)的原理續(xù)I1(x,y)=I0+I'cos[f(x,y)]f(c1)=0(0°)I2(x,y)=I0-I'sin[f(x,y)]f(c2)=p/2(90°)I3(x,y)=I0-I'cos[f(x,y)]f(c3)=p(180°)I4(x,y)=I0+I'sin[f(x,y)]f(c4)=3p/2(270°)I(x,y)=I0+I'cos[f(x,y)+f(c)]4j(x,y)pHeight(x,y)=

l對同一表面，采多幅不同相位的干涉圖，進(jìn)行計(jì)算，獲得表面的數(shù)值D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!2.2相移干涉技術(shù)的原理

－普通干涉儀續(xù)

f(c)=f(t),按時(shí)間順序，人為改變干涉圖的相位f(0.03s)=0degf(0.06s)=90degf(0.09s)=180degf(0.12s)=270degTestPartRefFlatTestPartRefFlatTestPartRefFlatTestPartRefFlatPZTPZTPZTPZTD干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!(2x,2y)(2x+1,2y)(2x,2y+1)(2x+1,2y+1)IntensityPatternOntheDetectorSensorArray4FramePSI:ADBC3.14D動(dòng)態(tài)干涉儀原理所有相位圖都在同一時(shí)刻獲得!D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!定向微偏振器陣列3.24D動(dòng)態(tài)干涉儀原理續(xù)－相位相關(guān)探測器相位相關(guān)探測器D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!4.1.1PhaseCam泰曼－格林系列D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!非共光路（傾斜光路）式：F1000>>F1500>>F1600

共光路（真正菲索）式：F2000F30004.2FizCam產(chǎn)品線D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!4.2.1非共光路斐索型

FizCam1000s續(xù)缺點(diǎn)：非共光路：球面測量時(shí)，會(huì)引入離軸誤差；當(dāng)測量相對孔徑較大表面時(shí)，誤差增大鏡頭相對光軸傾斜：導(dǎo)致光線追跡誤差，需要高質(zhì)量的光學(xué)元件進(jìn)行修正最大的問題：光源的穩(wěn)定性

因?yàn)樾枰竽芰康墓庠?，只能采用半?dǎo)體激光器，而該類型的激光器的相干性對溫度變化非常敏感D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!

采用引入誤差的非共光路菲索型使用普通標(biāo)準(zhǔn)鏡頭會(huì)影響測量精度光源相干性受環(huán)境影響而不穩(wěn)定變倍－調(diào)焦聯(lián)動(dòng)CCD可靠性值得懷疑每次測量都要兩次校準(zhǔn)調(diào)整做計(jì)算測量軟件非常繁瑣費(fèi)解+技術(shù)支持不利……ESDIH2000的問題D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!4.2.2共光路斐索型/短相干光源

FizCam2000s續(xù)ShortLong激光器的相干長度短相干光源的優(yōu)勢D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!F2000測量控制4Sight>>F10Recalibration:掃描找到起始零點(diǎn)，一般是TF的參考面PathScan：在設(shè)定Range內(nèi)掃描找到相關(guān)表面StepSize：設(shè)定較小的值可以精確確定位置ModulationGraph:可以看到掃描范圍內(nèi)的所有表面D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!光學(xué)均勻性精確測量D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!F2000的遠(yuǎn)程光腔測量12/5/2022300mm直徑凸球面的拼接測量普通干涉儀在拼接時(shí)，受氣流影響太大D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!F20004.2.3F2000的應(yīng)用－2菲索型大口徑方案DIY大口徑菲索干涉儀D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!F2000-300D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!FizCam2000動(dòng)態(tài)干涉儀真正共光路的菲索型動(dòng)態(tài)干涉儀多元件、多表面的透過測量遠(yuǎn)程空腔測量均勻性測量裝夾應(yīng)力測量與擴(kuò)束器結(jié)合構(gòu)成大口徑干涉儀4.2.4F2000的優(yōu)勢D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!Laser4.3.1F3000原理z(t)z(t)OrthogonalpolarizationsfromtestandreferenceproducestationaryfringesBackgroundfringeswashoutTestSurfaceReferenceSurfacePolarizationsD干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!F3000參與干涉的光束有4束光到達(dá)CCD前：帶有參考面信息的S-偏振光

帶有樣品面信息的S-偏振光

帶有參考面信息的P-偏振光

帶有樣品面信息的S-偏振光D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!4D產(chǎn)品系列FizCam斐索型干涉儀4“－32”傾斜光束1000系列共光路2000系列

PhaseCam泰曼－格林型干涉儀多波長ESPI電子散斑適用于大口徑長光程凹面的測量160x160x85mmNIR/IR干涉儀193nm干涉儀PatentNo.US7,057,738PatentNo.US6,304,330PC6000D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!PhaseCam6000Configuration12/5/202253D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!ExtendedPrecisionPackage

forPhaseCam6000D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!QuantitativeImprovementPV~28nmPV<5nm“Bulls-eye”artifactsarehighlyattenuatedinmeasurementD干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!6.動(dòng)態(tài)干涉儀的應(yīng)用適合于惡劣環(huán)境下的測量快速測量

–測量速度受曝光時(shí)間限制，而不受CCD幀頻限制!對振動(dòng)不敏感減少了氣流的影響－多次平均適合于挑戰(zhàn)性的測試設(shè)置大口徑光學(xué)元件或系統(tǒng)長光程真空或環(huán)境倉內(nèi)的測試適合于高難度測試運(yùn)動(dòng)表面多波長干涉儀－JWST電子散斑干涉儀ESPI－NASA生產(chǎn)環(huán)境下的測試D干涉儀原理介紹PhaseCamTraining201010V共66