光学平面的干涉检测发展至今,检测精度已经大大提高,而高精度的平面检测很大程度上受限于参考平面的精度,针对参考平面面形对检测结果的影响,利用绝对平面检测方法,通过多次测量以达到消除参考平面偏差的目的。从测量方式和计算方法两个方面分析了不同绝对平面检测方法的原理,介绍了最新发表的相关成果以及研究动态,并对比了检测结果。这些检测方法已经精确到像素级,并通过多种计算方法使得峰谷(PV)值的计算精度大部分达到了λ/100。

针对平面干涉检测技术的检测精度受限于参考面面形精度的问题, 提出使用基于奇偶函数的高精度绝对检测方法消除干涉系统中参考面面形误差的影响。对旋转角度误差与旋转偏心误差对绝对检测方法测量精度的影响进行了仿真分析。利用商用菲索干涉仪, 设计和分析了绝对检测精度实验及重复性实验。仿真结果显示: 旋转角度误差在达到0.13°时, 测量误差PV值为0.000 1λ; 旋转偏心误差达到3 pixel时, 测量误差PV值为0.005λ。实验结果显示: 测得实际样品的绝对检测精度PV10值为0.041 5 λ, RMS值为0.008 7 λ, 小于常规干涉检测所得结果; 对同一平面两次独立的绝对检测结果进行点对点作差处理, 从而获得残差图, 其残差图PV10值为0.004 λRMS值为0.000 5 λ。实验结果表明了该方法的高重复性和有效性。

针对现有干涉图校准方法的不足, 提出了一种基于加权最小二乘法的干涉图校准方法。根据干涉图中标准件边缘与干涉条纹边缘之间的差异, 用合适大小的掩模对标准件的边缘进行初步判定和提取, 再利用加权最小二乘法对提取出的边缘进行精确定位。通过计算标准件中已知尺寸部分在干涉图中所占据的像素数目, 求出每个像素代表的实际距离, 完成校准。实验表明, 该方法的计算耗时较霍夫变换法减少一半, 定位精度小于1个像素, 且适用于不同对比度的干涉图, 具有很强的实用性。

为了解决普通二维光栅在动态干涉术中光能量利用不足的问题，使用标量衍射理论和傅里叶分析法对矩形正交位相光栅和棋盘型位相光栅的衍射效率进行推导,分别对两种光栅的最佳工作级次选择策略进行研究。分析结果表明，当分光器件为矩形正交位相光栅时,应选择(0, ±1)级与(±1，0)级作为动态干涉仪的工作级次，光能量利用率达到54.4%；当分光器件为棋盘位相光栅时，应选择(±1，±1)级作为动态干涉仪的工作级次，光能量利用率达到65%。实验对比了两种光栅在动态干涉仪上的应用效果，当选用(±1，±1)级作为工作级次时，结果表明使用棋盘型位相光栅的应用效果优于矩形正交位相光栅。因此在动态干涉仪中使用棋盘位相光栅并选用(±1，±1)级作为工作级次能够消除光能量利用不足对测量造成的影响。

在实践中发现, 用泽尼克多项式拟合干涉波面时, 不论采用哪一种算法都无法绝对避免求解拟合系数过程中可能出现的失败或测量结果的突变。通过严格证明求解拟合系数的两种典型算法(最小二乘法和Gram-Schimdt算法)的等价性, 论证了两种求解泽尼克多项式拟合系数的算法具有相同的解稳定性。通过一系列实验研究, 发现采用泽尼克多项式拟合干涉波面的光学检测系统测量确保可靠性的基本条件: 泽尼克多项式的阶应小于被测光瞳内干涉条纹的数量, 并从理论上加以证明。

对于复杂的非定常流动,流场的测量往往要求无干扰、非接触,并且能够瞬时记录流场的信息。采用光干涉方法对放气系统流场的气压变化进行了测量。在加压法测量空气折射率的迈克尔逊双光束干涉实验装置中,引入特制激光功率计和孔状光阑,记录在自由放气过程中等倾条纹中心强度变化与时间的关系曲线,通过折射率与压强和质量流之间的对应关系,进行流场流速的无干扰、非接触的瞬时测量。实验证明这种测量方法响应度好,准确度高。

利用ZYGO光学干涉测量仪,散射积分测量法观测了光学元件表面均方根粗糙度.详细分析了薄Si膜对基底均方根粗糙度的影响,由此认为薄膜并不总是复制基底表面的粗糙度,结果出现了薄膜降低表面粗糙度的现象,提出了一定厚度范围的薄Si膜的表面粗糙度存在着一个稳定值的新设想。