为了实现斐索型干涉仪的动态干涉测试, 研究了一种采用短相干光源的动态斐索干涉仪。以中心波长为638 nm、带宽为0.1 nm的二极管泵浦固体激光器作为光源, 与偏振延迟装置结合得到一对短相干正交线偏振光, 通过调节光源模块中两支线偏振光的光程差来匹配斐索干涉腔的长度, 从而获取一对光程差为0的相干光束。使用偏振相机采集得到四幅位相依次相差π/2的移相干涉图, 按照四步移相算法解算相位, 恢复待测元件的表面面形。采用光强归一化算法有效地抑制了偏振态误差导致的移相干涉图光强不一致在最终恢复波面中引入的一倍频波纹误差。采用琼斯矢量和琼斯矩阵分析了干涉图对比度与s光和p光光强比值的关系, 并分析了1/4波片方位角误差对最终恢复波面的影响。利用该装置和Zygo GPI XP型干涉仪测量了同一块光学平晶, 其均方根值相差0.024λ, 峰谷值相差 0.026λ。

为了实现光学元件相位缺陷的大视场、高分辨率、动态检测, 设计了一种动态泰曼干涉仪。该干涉仪采用短相干激光器结合迈克耳孙干涉结构产生1对相位延迟的正交偏振光, 以此作为光源, 通过匹配偏振型泰曼干涉仪干涉腔的相位差, 补偿参考光与测试光之间的相位延迟。利用偏振相机瞬时采集4幅移相量依次相差π/2的干涉图, 通过移相算法即可求解得到相位缺陷的信息。利用平面波角谱理论进行仿真, 分析了二次衍射对测量结果的影响; 利用琼斯矩阵法分析了偏振器件误差对测量结果的影响。实验检测了1块激光毁伤的光学平板, 测试结果与Veeco NT9100白光干涉仪测量结果相比, 相对误差为2.4%。此外, 采用所述方法对强激光系统中光学平晶的相位疵病进行检测, 测试结果显示波前峰谷值为199.2 nm。结果表明, 该干涉仪能够有效应用于光学元件相位缺陷的检测。

为了在共光路的干涉仪上实现同步移相,达到干涉测量抗震的目的,设计了一种新的同步移相抗震方案并搭建了实验装置。通过改变半导体激光器的注入电流,改变其相干长度,作为短相干光源,利用光源的相干性,结合偏振延迟装置,分开了参考光和测试光形成一对正交偏振光。同步移相系统由二维正交光栅和偏振片组构成,两个±1级衍射光通过透振方向依次相差45°的偏振片组合,在一个CCD上同时得到4幅互有90°相移的移相干涉图。按照传统的四步法,复原待测波面。测试了一个平行平板样品,结果PV为0.068 λ,RMS为0.013 λ(λ=650 nm)。同一被测件用Zygo干涉仪测量结果PV为0.063 λ,RMS为0.012 λ(λ=632.8 nm),两者符合较好。