The invention discloses a dual-wavelength time-domain phase demodulation method based on equivalent wavelength pi/(2k) phase shift. In dual-wavelength simultaneous phase-shift interference detection, the extraction of equivalent wavelength phase of dual-wavelength Moire fringes is realized. By using the equivalent wavelength of pi/(2k) as the phase-shifting step, the intensity information of Moire fringe interferometry is multiplied and processed, and the equivalent wavelength of pi/(2k) phase-shifting interval interferogram is obtained by combining the time-domain phase-shifting interferometry and spectrum gated technology. The interferogram sequence with the phase-shifting interval of pi/2 is extracted from the k-frame interval of the interferogram sequence, and the equivalent wavelength pi/2 phase-shifting interval interferogram is obtained. The phase-shifting algorithm is used to extract the equivalent wavelength phase information of moire fringes under the condition of zero carrier frequency. The problem of dependence of Moire Fringes Processing Method on spatial carrier frequency in traditional dual-wavelength simultaneous phase-shifting interferometry is solved.
【技术实现步骤摘要】
一种基于等效波长π/(2k)相移的双波长时域相位解调方法
本专利技术属于光学测量
,特别是一种基于等效波长π/(2k)相移的双波长时域相位解调方法。
技术介绍
移相干涉检测具有高精度、无接触和自动程度高等优点,因而在光学元件面形、光学系统性能以及光学材料特性的测试等方面具有广泛的应用。传统的移相干涉检测采用单一波长的激光光源,其测试范围受限于其工作波长,因而在检测非球面等大梯度变化面形时其干涉条纹会过密而导致无法解调相位。为了解决上述问题,通常采用以下方法:第一,提高探测器的分辨率可以使之分辨更为密集的干涉条纹,从而达到扩展测量范围的目的,但高分辨率的探测器一般价格昂贵,同时,探测器分辨率的提高也会导致测试速度的下降。第二,采用零位补偿测量技术可以测量大梯度球面或者非球面,但由于被测光学面和最佳拟合面之间的偏差通常是未知的,即使采用零位补偿进行测试,干涉图也可能难以分析。第三,采用波长较长的红外波段的干涉仪也可以在一定程度上扩展测量范围,但红外波段的干涉仪需要使用红外波段的光学材料与红外探测器,加工与装调难度大,成本高。第四,利用亚奈奎斯特(Sub-Nyquist)采样探测方法可以解决利用传统PSI检测非球面条纹过密的问题,但由于SNI偏离零位干涉条件,会存在较大的回程误差而需要特殊的校正技术,且SNI中要求使用稀疏阵列探测器,其设计和加工要较常规探测器复杂。第五,采用剪切干涉技术,通过测量两个垂直方向上的差分波面来恢复原始波面,也可以实现大偏差面形的测量,虽然这种方法的测量装置简单,但后续的数据处理过程及其繁杂,且精度较低。第六采用子孔径拼接检测, ...
【技术保护点】
1.一种基于等效波长π/(2k)相移的双波长时域相位解调方法,其特征在于,方法步骤如下:第一步:利用工作波长分别为λ1和λ2的双波长斐索干涉仪,其中λ1≠λ2,两种波长同时工作,得到两种波长干涉条纹叠加后的莫尔条纹图,转入第二步;第二步:控制干涉仪移相器的输出电压,实现以等效波长
【技术特征摘要】
1.一种基于等效波长π/(2k)相移的双波长时域相位解调方法,其特征在于,方法步骤如下:第一步:利用工作波长分别为λ1和λ2的双波长斐索干涉仪,其中λ1≠λ2,两种波长同时工作,得到两种波长干涉条纹叠加后的莫尔条纹图,转入第二步;第二步:控制干涉仪移相器的输出电压,实现以等效波长的π/(2k)为移相步进量进行移相,其中k为等效波长干涉图序列间隔帧数,k为非零整数,CCD采集得到一组移相步进量为π/(2k)的双波长莫尔条纹干涉图,光强分布In(x,y)表示为:其中,a(x,y)为背景光强,b1(x,y)表示工作波长λ1对应的干涉光强对比度,b2(x,y)表示工作波长λ2对应的干涉光强对比度,为λ1所对应的压包相位分布,为λ2所对应的压包相位分布,为λ1对应的移相间隔,为λ2对应的移相间隔,n为移相干涉图帧数;(x,y)表示CCD上任意一像素点的坐标,转入第三步;第三步:对采集得到的移相步进量为π/(2k)的双波长莫尔条纹干涉图去除背景光强a(x,y)后,进行加乘处理,得到乘性莫尔条纹图;选取一个像素点(x1,y1)时域光强信号加乘处理后,得到的乘性莫尔条纹时域光强信号分布I′(x1,y1,n)为:其中,频率低的差频项中为像素点(x1,y1)待测的等效波长相位,而频率高的和频项中表示像素点(x1,y1)的平均波长相位分布;波长长的等效波长λeq和波长短的平均波长λav与工作波长λ1和λ2的关系分...
【专利技术属性】
技术研发人员:高志山,胡捷,袁群,成金龙,王帅,于颢彪,陈铭,倪瑞沪,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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