1 南京航空航天大学 航天学院，江苏 南京 210006
2 北京空间机电研究所 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094
3 南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
白光显微干涉术通过驱动干涉显微物镜垂直扫描移相，采集低相干干涉图序列，定位干涉包络中的零光程差位置，获取待测表面的三维形貌。微观形貌的计算由获取粗略形貌的垂直扫描（VSI）算法和获取精细形貌的移相（PSI）算法两部分组成。通常情况下，设置垂直扫描移相的步长为八分之一中心波长，但移相器误差和干涉显微物镜数值孔径效应等都会使得移相量偏离π/2。文中采用基于对比度变化重心提取的VSI算法，4M幅法和7幅法两种PSI算法，分别讨论了两种类型移相误差对形貌计算的影响。理论和数值分析结果表明，在宽带光作用下，7幅法仍对移相误差不敏感，4M幅法产生的精细相位误差形式恰好与干涉物镜数值孔径效应对条纹展宽的影响相一致，在从精细相位转换为精细形貌时相互抵消。因而，采用基于对比度变化重心提取的VSI算法和4M幅PSI算法计算形貌数据，干涉物镜数值孔径效应造成的移相误差无影响，移相器误差造成的形貌复原误差可以通过预先测量已知高度的标准台阶进行标定去除。应用上述移相误差校正方法测量了高度为460 nm的台阶，形貌测试结果正确且鲁棒。
移相误差 台阶 形貌测量 白光显微干涉 phase-shifting error step topography measurement white light interferometric microscopy 红外与激光工程
2022, 51(7): 20220050
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
研究了传统时空条纹图法相位提取技术, 通过对移相条纹图存在线性载频时移相量的修正, 完善了该技术。将修正后的技术技术应用到光纤干涉条纹投影三维面形测量中, 并将其相位提取结果与传统的四步移相法、重叠四步平均法和改进迭代法进行对比, 结果表明：修正后的技术不仅有效抑制了光纤干涉条纹投影装置中移相器移相不准确和环境因素等引起的移相误差, 还能够消除杂散光等引起的高频噪声, 起到滤除高频噪声的作用。
测量 时空条纹图 移相误差 光纤干涉投影 干涉测量 激光与光电子学进展
2018, 55(10): 101203
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
光栅横向剪切干涉仪能够实现超高精度检测光学系统的波像差，是当前光刻镜头研发的重要组成内容之一。零级串扰和相移误差是影响光栅剪切干涉仪检测精度的两个主要因素，为此，提出了一种十三步光栅剪切干涉相位复原算法，在消除零级串扰的同时，还能够极大地降低对相移误差的苛刻要求。分析表明，当相移误差不大于25°时，相位复原误差小于0.01°（即2.8×10-5λ）。对于λ＝193.386 nm，相位复原误差小于0.005 nm。因此，通过系统误差校正，光栅剪切干涉仪检测光刻镜头系统波像差的精度能够达到亚纳米级。
测量 横向剪切干涉仪 相移算法 相位复原
1 中国科学院 光电技术研究所,四川 成都 610209
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
用离散傅里叶分析的方法将相移过程描述为频谱域滤波的过程,阐明了相移算法的窗函数整数近似法原理。由于相移的有限性会带来频谱泄露的问题,提出了好的移相算法窗函数应该满足主瓣窄、旁瓣小的观点,并给出了根据窗函数整数近似方法设计任意移相间距和任意移相步数移相算法的流程。选择矩形窗、三角窗、hanning窗和blackman窗生成4种11步移相算法,对振动误差和相移误差的分析验证了旁瓣小的hanning窗和blackman窗生成的算法对误差的灵敏度要小;再选择hanning窗生成了移相间距为 π/2的5,11,15,39,51,76和101步7种移相算法,仿真验证了步数越多主瓣越小,对振动抑制能力越好,但需要更高的微位移器移动精度来获得有效的干涉条纹。在满足干涉条纹质量的前提下,步数多的移相算法对移相误差的抑制能力越好。最后模拟实验环境,验证了算法的性能。
光学测量 移相算法 振动误差 移相误差 窗函数 激光与光电子学进展
2009, 46(10): 100
为了消除相移误差对数字全息中再现像的像质的影响，本文对单次相移数字全息进行了研究。基于相位统计特性，提出了一种有效消除相移误差的新方法，该方法能够对任意未知相移量进行提取，并利用数字全息图所有抽样点的强度偏差之和作为评价标准，通过逐步改变计算得到的初始相移值来寻找正确的实际相移角。计算机模拟得到了很好的再现结果，证明了该方法的可行性和有效性。
数字全息 单次相移 相移误差 菲涅耳衍射 数字再现 digital holography single phase-shifting phase-shifting error Fresnel diffraction numerical reconstruction
1 西安高科技研究所503教研室, 陕西 西安 710025
2 西安高科技研究所物理教研室, 陕西 西安 710025
在两步相移数字全息术中, 相移误差直接影响着零级像和共轭像的消除。为了消除相移误差, 获得实际相移值, 提出了一种基于相位统计特性的两步相移迭代算法。首先利用全息图的相位统计特性计算出初始相移值, 然后用数字全息图再现像抽样点强度偏差之和作为评价标准, 通过迭代计算寻找参考光的真正相移值。该算法能对任意未知相移量进行提取, 从而有效地消除零级像和共轭像, 提高了再现像质量。理论分析和光学实验结果证明了该方法的可行性和有效性。
数字全息 两步相移 相移误差 迭代算法 数字再现
