CN208595878U - 一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪 - Google Patents
一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪，包括相干光源及偏振延迟系统和同步移相系统，相干光源及偏振延迟系统包括半导体激光器、1/2λ波片、第一1/4λ波片、第一全反镜、第二1/4λ波片、第二全反镜、偏振分光棱镜、一维导轨，同步移相系统包括反射镜、第一光阑、第一透镜、第三1/4λ波片、第二透镜、第二光阑、偏振片组、第三透镜、CCD、数据采集卡、计算机和二维正交全息光栅，激光器和偏振分光棱镜之间设置有1/2λ波片，偏振分光棱镜和第一全反镜、第二全反镜之间分别设置有第一1/4λ波片和第二1/4λ波片。本实用新型解决振动产生对测量结果影响问题，具有超强的抗干扰能力，能够实现高精度的测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及干涉仪技术领域，具体为一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪。
背景技术
随着微电子技术、超精密加工技术等高新技术的迅速发展，对相应的纳米测量仪器提出了更大范围和更高精度的测量要求。
表面加工质量的保证，通常由精密制造设备和合适的制造工艺来实现,其前提是制造系统必须具有良好的稳定性和可靠性。然而,高精密加工时，表面加工质量极易受到制造系统及其单元在静力学、动力学和热力学方面运行状态的影响。为保证表面质量,现有的高精密表面加工(如表面精密磨削金刚石单点加工等)不得不采取经常性的加工表面离线检测,以便于可能需要的工艺调整或补偿，如此质量控制方式将因为加工表面离线检测和重新置位的过程, 工艺连续性、加工环境和状态的一致性受到破坏而降低工艺调整和补偿的可靠性,同时也降低效率，表面在线测量能保持工艺连续性,保持测量前后加工环境和状态的一致性,从而保证由表面检测所获得的工艺调整和质量控制的依据可靠,实现更为可靠的质量保证,并提高加工效率,因而受到高度重视，
但是，现有的精密表面测量方法如激光波面干涉测量方法由于对外界环境极度敏感,易受到在线环境下振动干扰的限制,难以用于在线测量，因此，表面在线精密测量是高精密制造领域的一个难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪，解决了现有的技术易受到在线环境下振动干扰的限制，难以用于在线测量的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪，包括相干光源及偏振延迟系统和同步移相系统，相干光源及偏振延迟系统1包括半导体激光器、1/2λ波片、第一1/4λ波片、第一全反镜、第二1/4λ波片、第二全反镜、偏振分光棱镜和一维导轨，同步移相系统包括反射镜、第一光阑、第一透镜、第三1/4λ波片、第二透镜、第二光阑、偏振片组、第三透镜、CCD、数据采集卡、计算机和二维正交全息光栅，激光器和偏振分光棱镜之间设置有1/2λ波片，偏振分光棱镜和第一全反镜、第二全反镜之间分别设置有第一1/4λ波片和第二1/4λ波片，第一透镜和第二透镜之间分别设置有第三1/4λ波片和二维正交全息光栅。
优选的，偏振片组是由四个不同偏振方向的偏振片构成。
优选的，第二透镜和第三透镜之间设置有第二光阑和偏振片组。
优选的，激光器为半导体激光器。
优选的，偏振分光棱镜三面分别设置有激光器、第一全反镜和第二全反镜,激光器、第一全反镜和第二全反镜设置在同一光轴线上。
本实用新型提供了一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪，具备以下有益效果：
本实用新型通过设置相干光源及偏振延迟系统和同步移相系统，在同一时间不同空间位置采集相互之间具有一定移相步长的干涉图，由于振动在相同时刻对干涉图的影响是相同的，如果采用高速、高分辨率的图像采集设备，则基于一般的移相算法中相减相除的规则，可以从根本上避免环境震动和空气扰动对测量结果的影响，因此本实用新型可有效的解决振动产生对测量结果的影响问题，具有超强的抗干扰能力，并且能够实现高精度的测量。
附图说明
图1为本实用新型的组成图；
图2为本实用新型的工作原理图。
图中：1、相干光源及偏振延迟系统；2、同步移相系统；3、激光器；4、 1/2λ波片；5、第一1/4λ波片；6、第一全反镜；7、第二1/4λ波片；8、第二全反镜；9、偏振分光棱镜；10、反射镜；11、第一光阑；12、第一透镜；13、第三1/4λ波片；14、第二透镜；15、第二光阑；16、偏振片组；17、第三透镜；18、CCD；19、数据采集卡；20、计算机；21、一维导轨；22、二维正交全息光栅。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-2所示，本实用新型提供一种技术方案：一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪，包括相干光源及偏振延迟系统1和同步移相系统2，相干光源及偏振延迟系统1包括半导体激光器3、1/2λ波片4、第一1/4λ波片5、第一全反镜6、第二1/4λ波片7、第二全反镜8、偏振分光棱镜9和一维导轨 21，同步移相系统2包括反射镜10、第一光阑11、第一透镜12、第三1/4λ波片13、第二透镜14、第二光阑15、偏振片组16、第三透镜17、CCD18、数据采集卡19、计算机20和二维正交全息光栅22，激光器3和偏振分光棱镜9 之间设置有1/2λ波片4，偏振分光棱镜9和第一全反镜6、第二全反镜8之间分别设置有第一1/4λ波片5和第二1/4λ波片7，第一透镜12和第二透镜14 之间分别设置有第三1/4λ波片13和二维正交全息光栅22，偏振片组16是由四个不同偏振方向的偏振片构成，第二透镜14和第三透镜17之间设置有第二光阑15和偏振片组16，激光器3为半导体激光器，偏振分光棱镜9三面分别设置有激光器3、第一全反镜6和第二全反镜8,激光器3、第一全反镜6和第二全反镜8设置在同一光轴线上。
使用时，相干光源及偏振延迟系统1是由激光器3射出的线偏振光作为光源，光源经过1/2λ波片4射入到偏振分光棱镜9中,被分成两束互相垂直的透射光I1和反射光I2，其中透射光I1先经过第二1/4λ波片7变成一束圆偏振光I11再经过一维导轨21上面固定的第一全反镜6反射回到第二1/4λ波片7 变回线偏振光；反射光I2先经过第一1/4λ波片5变成一束圆偏振光I21再经过第一全反镜6反射回到第一1/4λ波片5再变回线偏振光，I11、I21都再次经过偏振分光棱镜9合成一束光I3。在经过第二全反镜8时移动一维导轨21，使 L光程差改变，同步移相系统2是在相干光源及偏振延迟系统1的基础上，经过反射镜10，用第一光阑11滤除杂光，经过第一透镜12将I3扩束，经过第三1/4λ波片13变成两束圆偏振光再经过二维正交全息光栅22出现衍射现象，通过第二透镜14将其聚焦，再用第二光阑15滤除其他衍射光，只留下所需的四束I311、I312、I321、I322，将四束光通过特殊的偏振片组16，使它们分别偏振角度为0°、45°、90°和135°。使用第三透镜17使其聚焦，两两干涉，形成四幅干涉图样，同时由CCD18接收，数据采集卡19采集信息，经过计算机20上labview程序计算即可。
综上可得，本实用新型通过设置相干光源及偏振延迟系统1和同步移相系统2，解决了现有的技术易受到在线环境下振动干扰的限制，难以用于在线测量的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪，包括相干光源及偏振延迟系统(1)和同步移相系统(2)，其特征在于：相干光源及偏振延迟系统(1)包括半导体激光器(3)、1/2λ波片(4)、第一1/4λ波片(5)、第一全反镜(6)、第二1/4λ波片(7)、第二全反镜(8)、偏振分光棱镜(9)和一维导轨(21)，同步移相系统包括反射镜(10)、第一光阑(11)、第一透镜(12)、第三1/4λ波片(13)、第二透镜(14)、第二光阑(15)、偏振片组(16)、第三透镜(17)、CCD(18)、数据采集卡(19)、计算机(20)和二维正交全息光栅(22)，激光器(3)和偏振分光棱镜(9)之间设置有1/2λ波片(4)，偏振分光棱镜(9)和第一全反镜(6)、第二全反镜(8)之间分别设置有第一1/4λ波片(5)和第二1/4λ波片(7)，第一透镜(12)和第二透镜(14)之间分别设置有第三1/4λ波片(13)和二维正交全息光栅(22)。
2.根据权利要求1所述的一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪，其特征在于：偏振片组(16)是由四个不同偏振方向的偏振片构成。
3.根据权利要求1所述的一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪，其特征在于：第二透镜(14)和第三透镜(17)之间设置有第二光阑(15)和偏振片组(16)。
4.根据权利要求1所述的一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪，其特征在于：激光器(3)为半导体激光器。
5.根据权利要求1所述的一种基于同步移相干涉技术的纳米测量仪，其特征在于：偏振分光棱镜(9)三面分别设置有激光器(3)、第一全反镜(6)和第二全反镜(8),激光器(3)、第一全反镜(6)和第二全反镜(8)设置在同一光轴线上。
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