偏振式点衍射干涉仪研究+文献综述(4)
图1.3 径向剪切干涉仪原理图
径向剪切干涉仪中进行干涉的是自身缩放的波面，不需要参考波面，其共光路结构对环境振动、气流、温度不敏感，抗干扰能力强，并且能通过控制剪切比改变测量的精度。但由于通过干涉图相位分布图恢复出的并非原始波面，故其测量精度有很大局限性。
与其他光干涉测量相比，剪切干涉具有无需参考波面、共光路、抗干扰性好等优点。但是剪切干涉仪结构较复杂，且波前重构算法等难点限制了其在波前测量方面的应用。
1.2.3 点衍射干涉测量
点衍射干涉测量是目前最有效简便的波前测量法。点衍射干涉仪的基本原理如图1.4所示。原始波前通过小孔，产生理想的球面波前作为参考波面，与透射的测试波面干涉形成条纹。
图1.4 点衍射干涉测量原理图
点衍射干涉仪具有如下优点：
1）其参考光波和测试光波的共光路结构，受环境因素影响小，如振动、气流、温度变化；
2）干涉仪结构简单，不容易产生干扰的杂散光，测量精度高；无需标准参考镜，因此检测过程不受标准参考镜加工精度的限制。
但此类干涉仪的结构特点也导致获取的干涉图有一定局限性，如移相技术引入难度大，小孔高精度对准难，倾斜和离焦量调整难等。下面一节将对点衍射干涉仪的发展现状进行概述。
1.3 点衍射干涉仪概述及发展现状
点衍射干涉测试技术的最初的构想和理论在1933年被Linnik提出[7]。1975年，Raymond N. Smartt和W. H. Steel对点衍射干涉测量原理进行了发展并完成了实验，正式提出了点衍射干涉仪（Point Diffraction Interferometer，PDI）。由于点衍射干涉仪整体结构简单、测量精度高，但其自身结构存在着难以引入相位技术、小孔高精度对准难等缺点[8]。人们在这些方面开展了大量的研究工作，为改进其结构及实现移相干涉测量，多种类型的移相式点衍射干涉仪不断诞生。而后至今的不断研究开发中，传统型点衍射干涉仪、针孔点衍射干涉仪、光纤点衍射干涉仪、光栅点衍射干涉仪、偏振点衍射干涉仪(PPSPDI)等相继问世[9]。
1.3.1 传统点衍射干涉仪概述
R. N. Smartt和W. H. Steel提出的早期点衍射干涉仪的关键器件是一个半透明基底的小孔板。这种点衍射干涉仪的工作原理和检测结构如图1.5。激光发出光束会聚到小孔板发生衍射产生一个理想的测试球面波前，测试光束达到被测系统上，携带被测物信息照射到第二块小孔板上。第二块小孔板分为两部分：一是半透明的窗口，使经过被测系统后的会聚光束完全通过；二是全通光的小孔，小孔具有极小孔径，其衍射出的理想球面波作为基准波前。通过小孔的参考和测试光束发生干涉，通过成像镜头将干涉条纹成像到CCD上。
图1.5 传统点衍射干涉仪工作原理图
早期的点衍射干涉仪多用于波前检测，之后发展到了光学面行检测领域。面形检测方面应用的点衍射干涉仪可分为针孔点衍射干涉仪和光纤点衍射干涉仪。
1.3.2 光纤点衍射干涉仪
由于对小孔的加工质量、照明光束的精确对准和高度稳定等因素控制难度极高，且随着光纤制造技术和耦合技术的不断发展，光纤纤细的末端可作为极小的孔径，利用光纤的照明光束产生的衍射效应，生成准直波前，其中产生的衍射效应又是能够作为滤除波前像差的低通滤波器，因此目前基于该原理的光纤点衍射干涉仪正受到了人们更多的关注和应用。
1991年，Guiying Wang等人基于光纤点衍射和偏振技术，提出了仅用于检测光学元件面形的偏振式光纤点衍射干涉仪[10]。其后，美国Livermore实验室于1996年提出了光纤点衍射干涉仪实现相移的理论[11]。光纤相移点衍射干涉仪工作原理如图1.6所示。在该系统中，移相干涉通过PZT对参考臂中的角锥进行驱动来实现。