Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
Для реализации сказанного, Мерти и Шакла [26] модифицировали конструкцию Сома и предложили интерферометр, в котором одна из отражающих поверхностей сферическая (рис. 5.16). Если а и b — соответственно расстояния от вогнутого и плоского
1
2 3
Рнс. 5.15. Лазерный интерферометр радиального сдвига Сома:
/ — контролируемый волновой фронт; 2, 3 — волновые фронты с радиальным сдвигом
Рис. 5.16. Лазерный интерферометр радиального сдвига Мерти:
/ — контролируемый волновой фронт; 2,3 — волновые фронты с радиальным сдвигом- Ki • >-• ~ір олируемый волновой (рронт
волновые фронты с радиальным сдвигом
Рис. 5.17. Лазерный интерферометр радиального сдвига Стила:
1,2 — сферы
Рис. 5.18. Голографический интерферометр
радиального сдвига: 1, 4 — зоновые пластины Габора; 2 — фо-
топлас і'ина; 3 — контролируемый волновой фропг; 5 — голограмма; 6 — линза; 7— точечная диафрагма: 8—волновые фронты с радиальным сдвигом
зеркал до центра светоделительной поверхности, радиус кривизны отражающей поверхности должен быть
г = (2Ь — а)а/ф — а). (5.16)
Эффективный радиальный сдвиг в этом случае
R = a/(2b — a). (5.17)
Такой интерферометр можно легко сконструировать, если использовать светоделительный кубик. В идеальном случае отражающая поверхность должна быть гиперболической, при этом реальная сферическая поверхность вносит небольшое количество сферической аберрации волнового фронта, определяемое [27] выражением
OPD = — TVo4 b2 аА1\{Ь — а)2 г3], (5.18)
где /V—показатель преломления стекла; а — числовая апертура, уменьшение которой повышает точность контроля.
Малакара и др. [20] разработали интерферометр бокового сдвига для сходящихся и расходящихся лазерных лучей с использованием плосковогнутой призматической стеклянной пластины. В нем, как и в предыдущем приборе, образуются радиальный и боковой сдвиги.
ITa рис. 5.17 изображен лазерный интерферометр радиального сдвига Стила [38]. Два луча разделяются и снова соединяются на гранях призмы, устраняя тем самым возможность появления нежелательных интерференционных полос на второй поверхности светоделителя. Диаметр одного из пучков уменьшается телескопической системой с увеличением 5,5х. Преимущество используе- мых стеклянных сфер заключается в простоте их юстировки по отношению к пучку, а недостаток — в том, что они вносят сферическую аберрацию. Необходимо отметить, что одновременно с радиальным в этом интерферометре наблюдается реверсивный сдвиг, так как один из волновых фронтов повернут на 180° относительно другого.
Простой голографический интерферометр радиального сдвига разработан Фурье и Малакарой [9, І0] (рис. 5.18,а). Для его создания сначала необходимо сфотографировать интерференцию между сходящимся и плоским волновыми фронтами и изготовитп зонную пластину Габора с численной апертурой, соответствующей апертуре интерферометра. Затем пластину освещают сходящимся волновым фронтом. Если точка его сходимости точно совпадает с фокусом зонной пластинки, то дифрагированные лучи ( + 1) выйдут параллельным пучком. Поместив фотопластинку за зонной пластинкой и проявив ее после экспонирования, получаем голограмму. Сходящийся пучок нулевого порядка служит при контроле опорным, а дифрагированный параллельный пучок (+1)—рабочим. Если поместить голограмму точно в ее первоначальное положение (рис. 5.18,6), то в результате реконструкции после-нее выйдет параллельный пучок (0,1). Падающий на нее параллельный луч проходит через голограмму, сохраняя свою параллельность (1,0). В результате мы имеем два параллельных пучка с различными увеличениями, образующими интерферометр радиального сдвига. Все нежелательные дифрагированные лучи отфильтровываются линзой п точечной диафрагмой в ее фокусе. Можно показать, что все погрешности формы стеклянных пластин автоматически устраняются. Наклон и расфокусировку в приборе можно легко получить соответственно небольшими боковыми и продольными перемещениями зонной пластинки Габора. На рис. 5.19 изображена интерферограмма, полученная с помощью такого интерферометра.
Рис. 5.19. Интерферограмма, полученная з голографичсском интерферометре [101
5—839 129 5.3. ИНТЕРФЕРОМЕТРЫ ПОВОРОТНОГО СДВИГА
Пусть волновой фронт представлен функцией W(р, 0). Интерферометром поворотного сдвига называют прибор, который выполняет поворот одного волнового фронта относительно другого с получением интерферограммы, определяемой выражением
OPD(р, o)=u7(p, 6 — ?/2) — W (р, 0 + »/2), (5.19)
где ф — поворот одного волнового фронта относительно другого.
Если фронт задан общим выражением (5.1), можно записать
k п
OPD(р, 0)=У 2p"ia»'[cos/(0-?/2)-cos/(9 + c?/2)] +
п = 0I= О
+ Msin/(6-<?/2)-Sin /(9 + ?/2)]|, (5.20)
где п и I — оба четные или нечетные.
Интересно отметить, что при / = O все члены выражения (5.20) исключаются, а это, как и следовало ожидать, делает сдвиговый интерферометр нечувствительным к осесимметричным волновым фронтам. Суммирование в указанном выше выражении начинается с H==I= 1. Если предположить, что аберрации вносятся осе-симметричной оптической системой, получим волновой фронт, симметричный относительно тангенциальной плоскости (у — z), и поэтому все коэффициенты b„i станут равны нулю. Тогда имеем
