激光器不穩(wěn)定對(duì)多步相移算法相位提取精度的影響＊

高 芬，李 兵

（1．西安工業(yè)大學(xué) 光電工程學(xué)院，西安710021；2．西安交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，西安710049）

目前各類(lèi)面形檢測(cè)干涉測(cè)量系統(tǒng)中多采用時(shí)域相移法，利用壓電陶瓷相移器（Piezoe-lectric Transducer，PZT）帶動(dòng)被測(cè)件或參考鏡移動(dòng)引入相移，通過(guò)電荷耦合器件（Charge-coupled Device，CCD）采集多幅相移干涉條紋圖，再利用一定的相移算法從干涉條紋圖中提取出待測(cè)相位（波面）信息［1］．理論上不管采用何種相移算法提取的待測(cè)相位信息都是準(zhǔn)確并且唯一的，但實(shí)際干涉測(cè)量系統(tǒng)要受不同誤差源（如PZT相移不準(zhǔn)、CCD非線性、激光器不穩(wěn)定、振動(dòng)、空氣擾動(dòng)等）的影響，使得不同相移算法的相位提取精度不同，導(dǎo)致干涉測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)精度也不同．激光器不穩(wěn)定作為影響相位提取精度的重要因素之一，對(duì)實(shí)際測(cè)量的影響不可忽略，尤其在一些超高精度檢測(cè)中．

相移點(diǎn)衍射干涉測(cè)量技術(shù)［2-5］是為滿足激光核聚變和極紫外光刻等領(lǐng)域?qū)η蛎妗⒎乔蛎骁R亞納米級(jí)檢測(cè)需求而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)．為達(dá)到相移點(diǎn)衍射干涉測(cè)量中納米甚至納米以下的超高檢測(cè)精度要求，實(shí)際點(diǎn)衍射系統(tǒng)構(gòu)建中一般采用比傳統(tǒng)Hariharan五步法誤差敏感度更低的5～13步相移算法．現(xiàn)有對(duì)于激光器不穩(wěn)定引入檢測(cè)誤差的分析多是基于傳統(tǒng)的菲索光路及Hariharan五步算法［6-9］，未有對(duì)多種多步相移算法的綜合比較分析．作者在文獻(xiàn)［1］中已基于Schmit和Creath的擴(kuò)展平均技術(shù)［10］，在傳統(tǒng)4步和3步算法的基礎(chǔ)上分別推導(dǎo)了A類(lèi)和B類(lèi)5～13步相移算法公式，并仿真比較了兩類(lèi)……