光学干涉法测量表面粗糙度的研究

哈尔滨工程大学

硕士学位论文

光学干涉法测量表面粗糙度的研究

姓名：张锡芳

申请学位级别：硕士

专业：光学工程

指导教师：王政平

20061201

光外差测量技术是一种具有纳米级测量准确度的高精度光学测量方法。其理论分辨率优于２／１０００，适用于精加工、超精加工表面的测量，而且可以进行动态时间的研究。外差法是基于Ｆｉｚｅａｕ干涉仪原理，让一束光通过一移频分光装置，得到两柬不同频率的光汹１，或者把从激光器发出的光经声光调制器调制。１嘲，或直接利用双频激光器，得到一定的拍频“”。

从试件表面反射回来的光发生干涉，分为：双波长法、声光调制法、双频激光法、波长调制法、参考面压电振动法。

．Ｚｙｇｏ外差干涉轮廓仪如图３．１１所示，从激光器发出的光包含两种偏振方向正交、频率不同的线偏振光，经过渥拉斯特棱镜分开，经物镜后在试件表面形成两个相隔０．１５７ｍｍ、直径为１．８／．ｏｎ的光斑。这两点反射回来的光束发生干涉。干涉条纹的亮暗反映了这两点的高度差。仪器的垂直分辨率为Ｏ．１／，ｌ／ｔ／。

同路径外差式干涉仪首先由ＧＥ．Ｓｏｍｍａｒｇｅｎ在１９８１年创立，后来又有了新发展嘟１。清华大学的武勇军等人设计了一种共光路外差干涉仪光路。从

Ｈｅ－Ｎｅ激光器发出的线偏振光经分束器ＢＳ分为两束，分别进入声光调制器ＡＯＭｌ和ＡＯＭ２，ＡＯＭｌ的一级衍射光作为参考光，ＡＯＭ２的一级衍射光经聚焦成为测量光点，经反射后发生干涉。该系统的纵向分辨率Ｏ．４ｒｉｍ，横向分辨率１．７２／ａｎ…。

基于光学干涉原理，华中理工大学采用光外差干涉法研制了２Ｄ．ＳＲＯＰ－ｌ型表面粗糙度轮廓仪咖１。１９８４年美国洛克西德导弹公司Ｈｕａｎｇ采用共模抑制技术研制成功了光学外差轮廓仪㈣。

图３．１１Ｚｙｇｏ外差干涉轮廓仪