半导体激光器在干涉测量系统中的应用(5)
则所有的谱线在干涉场中产生的光强分布为
当(Δk)•Δ/2=π时，求得第一个K=0对应的光程差值
(2.12)
这时的Δ就是对应于光谱宽度为Δλ的光源能够产生干涉的最大光程差，即相干长度。
2.2干涉测试方法
干涉测量法是把待测畸变波前信息通过一定的办法反映到微细的干涉条纹上，利用条纹的变形来检测波前相位的，其测量精度相对于其他波面检测方法要高，可达λ/20 以上，也可测量低中高频的波前畸变。泰曼-格林干涉仪和斐索干涉仪是常用干涉测量仪器，它们测试时要一直引入参考平面波，对测试装置的防震性能有一定的要求。
2.2.1泰曼干涉测量
泰曼型干涉仪是以迈克尔逊干涉仪为基础发展而来的。这种形式的干涉仪应用非常广泛，可以应用于检测棱镜和平板玻璃的材料均匀性，确定缺陷部位；也可以对微小角量进行精密测量；还可以对光学零件或光学系统进行综合质量评定。检验原理是通过研究光波波面经光学零件后的额变形来确定零件的质量[9]。
泰曼型干涉仪的特点是将迈克尔逊干涉仪的扩展光源改进为点光源，通过一组透镜将点光源发出的球面波变成平面波，产生平行光。它的基本工作原理如图2-1是点光源S发出的光束经准直物镜L1后变为平行光入射干涉仪系统个，一次取消了补偿版。经过分光板G后，该平面波的波前被分为两个传播方向互相垂直的平面波。一个传向参考镜M1，另一个传向M2。光束1、2入射到被测元件上，通过棱镜的光在平面镜M1上反射后沿原路回到分光板G。移动参考镜M2使两相干光等光程以求得最清晰的干涉条纹。
产生干涉条纹的原理可以从另一个角度分析，从整个视场来观察，由M1反射的带有两次棱镜缺陷的波面W1和由M2反射的标准平面波面W2叠加形成干涉条纹，等价于图中W1和W2另个波面的干涉(W’1是W1关于分光板G的虚像)，两波面上相应点的间距恰为各处的两相干光的光程差。所以干涉条纹全场地反映了被检零件的波面形状，从而反映了零件各处的缺陷。人眼在E处观察，调焦到棱镜表面附近即可看到干涉条纹。
2.2.2斐索干涉测量
如图，2-2所示为斐索干涉仪原理图。激光器发出的单色光被聚光镜聚焦在小孔光阑上，光阑位于准直物镜的焦平面位置。光束通过分光镜和准直物镜扩展为平行光束，平行光在带有楔形的参考镜下表面(参考面)分开为测量光束和参考光束两部分。两路光分别经参考镜面和被测件表面反射回来，通过分光镜反射进入下方的目镜，在目镜的后方可以看到两个光斑，调节被测件的俯仰倾斜使两个光斑重合，此时可在目镜后方看到等厚干涉条纹。
斐索干涉仪采用了共光路的光路设计，大大降低了仪器本身带来的误差干扰和部分坏境影响。通过绝对检测对参考面和干涉仪进行绝对标定，消除参考面引入的误差，使得检测精度大大提高。而且斐索型干涉仪的公差允许范围大、易做成大口径干涉，是被商品化最多的一种干涉仪[10]。
2.3单幅干涉图处理
在光学精密检测中，目前有许多单幅干涉图的处理方法，如空间载波相移法、FFT方法、直接相位测量法等[11]。
在单幅干涉图相位解调技术中，载频干涉图处理技术在精度和速度方面具有明显的优势，是提取单幅干涉图相位的首选方法。解调干涉图时最常用的载频是线性载频。
根据光干涉原理，干涉图像的光强分布可以表示成：