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斐索干涉仪

/Fizeau interferometer/
条目作者刘旭

刘旭

最后更新 2022-12-23
浏览 175
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基于光波在光学元件界面上的振幅分割后形成待测表面的反射与参考表面反射光的干涉效应,利用等厚干涉原理,用以检测待测光学元件的面形、光学镜头的波面像差以及光学材料均匀性等的精密仪器。

英文名称
Fizeau interferometer
所属学科
仪器科学与技术

1851年,法国物理学家A.H.L.斐索(Armand Hippolyte Louis Fizeau,1819-09-23~1896-09-18)在斐索试验(测量运动媒介中的光速)中采用了光学干涉系统,他发明的干涉仪成为一种重要的光学仪器。

斐索干涉仪是一种等厚干涉仪,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。系统结构原理如图1所示,点光源的光线经准直后,近乎正入射地照射被标准参考样品,在参考样品的参考表面部分反射,透过参考样品的光照射在被测样品,被测样品表面反射,经分光镜,成像物镜,成像于探测器。光线在参考表面于被测样品表面反射光干涉在成像探测器面上形成干涉条纹,被探测器成像。斐索干涉仪采用了振幅分割法,使入射光垂直于反射面射入,产生等厚干涉条纹,用以测量光学元件的误差。

图1 菲索干涉仪原理图图1 菲索干涉仪原理图

这种干涉仪检验透明平行平板的光学厚度的均匀性,测量精度一般为检测用光源平均波长的l/10~l/100。

菲索干涉仪主要用于测试光学元件的面形,在测试平面之上有个参考平面,两个平面间的距离非常近,以保证这两个平面反射的光线具有相干性。作为参考的反光块的上表面与下表面有个很小的夹角,这样可以保证上表面的反光不参与干涉条纹的形成。参考平面与待检测平面的反光发生干涉后产生干涉条纹,通过成像系统来接收。

索菲干涉系统有平面波面检测仪的和球面表面波面检测仪两种,前者由分束器、准直物镜和标准平面所组成;后者由分束器、有限共轭距物镜和标准球面(探测非球面是可以插入匹配波面用的计算全息器件CGH)组成(图2)。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。用斐索球面干涉仪可以检测球面面形和曲率半径,也可以检测无限、有限共轭距镜头的波面像差。

图2 非球面菲索干涉仪原理图图2 非球面菲索干涉仪原理图

斐索干涉仪和迈克耳孙干涉仪最大的区别是在干涉仪中参考光和传感光是沿着同一条光路行进的,因此称为共光路干涉仪。在共光路干涉仪中,参考和传感两束光通过的是同一条光路,受到的干扰也一样,可以较好地克服此干扰问题。

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