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光行天下 -> 光學(xué)檢測(cè)、光學(xué)測(cè)量與光機(jī)裝調(diào) -> 非接觸式鏡面定位儀 [點(diǎn)此返回論壇查看本帖完整版本]

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windwind

2013-03-28 11:51

非接觸式鏡面定位儀

非接觸式鏡面定位儀目前已廣泛應(yīng)用于光學(xué)裝配中，具有精度高，不損傷樣品的特點(diǎn)，儀器簡(jiǎn)介如下：

工作原理：
非接觸式鏡面定位儀的光學(xué)原理，為采用了短相干光源的邁克爾遜干涉儀，并且參考鏡位置可以精確移動(dòng)，當(dāng)干涉儀的測(cè)量臂與參考臂光程相等時(shí)，才能夠發(fā)生干涉。這樣通過監(jiān)控參考鏡的移動(dòng)，就可以測(cè)量被測(cè)鏡的位置。原理圖如下：

[attachment=47428]

工作過程:
Source(短相干光源)發(fā)出短相干光束, 經(jīng)Coupler（耦合器）分束成兩束光，這兩束光分別通過Collimators（準(zhǔn)直儀）聚焦到Measurement arm(測(cè)量臂) 和Reference arm(參考臂)上，在測(cè)量臂段，光束經(jīng)待測(cè)物前后兩表面反射產(chǎn)生R1和R2兩束反射光；在參考臂段，光束被delay line(延遲線路)中的scan mirror(可掃描的參考鏡) 反射。各反射光束經(jīng)光學(xué)光纖返回到Coupler中，此時(shí)掃描反射鏡反射的光束分別與R1和R2兩束光發(fā)生干涉產(chǎn)生兩干涉信號(hào)經(jīng)Photodiode(光電二級(jí)管)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)再由顯示儀顯示。

測(cè)量方法:

通過調(diào)節(jié)掃描參考鏡在延遲光路上的位置，調(diào)出兩干涉信號(hào)分別出現(xiàn)極大值的兩個(gè)位置，此兩極值位置所對(duì)應(yīng)的掃描參考鏡在延遲光路上的位置之差即待測(cè)物品的光學(xué)厚度。而其實(shí)際厚度則為光學(xué)厚度除以其折射率。
考慮到光源的短相干特性，非接觸式鏡面定位儀在應(yīng)用中有以下特征需要注意：
(1) 采用短相干光源，且滿足相干長(zhǎng)度小于待測(cè)物品的光學(xué)厚度的兩倍，從而使得反射光束R1和R2相互不能發(fā)生干涉；
(2) 掃描參考鏡的反射光與反射光束R1(或R2)的光程差小于短相干光源相干長(zhǎng)度時(shí)，才能發(fā)生干涉并產(chǎn)生相干信號(hào)。且光程差為零時(shí)，干涉信號(hào)才出現(xiàn)極大值，故兩極值位置所對(duì)應(yīng)的掃描參考鏡在延遲光路上的位置之差即待測(cè)物品的光學(xué)厚度。
(3) 掃描參考鏡在延遲光路上的測(cè)試精度有兩種等級(jí)： a.采用光柵尺測(cè)量(1μm)；b.采用激光測(cè)距 (150nm)。

應(yīng)用：

主要用于光學(xué)系統(tǒng)中的位置和厚度測(cè)量。其中典型應(yīng)用為透鏡中心厚度測(cè)量和通過測(cè)量透鏡間空氣隙的長(zhǎng)度來控制透鏡在透鏡系統(tǒng)光軸中位置，如下圖：

[attachment=47429]

主要應(yīng)用沿光軸方向確定元件的位置與中心: