光纤点衍射干涉仪调整方法与条纹分析

　　1　引　言

　　光学加工技术的不断发展要求研制出结构简单、易于调整、精度较高的干涉仪,以提高面形加工精度。

　　早在1972年Smartt和Strong就已发明点衍射干涉仪,而后Smartt和Steel将其进一步发展,并成功地用于检测天文望远镜。该仪器结构简单,对光源没有特殊要求,可以用白光照明。但是　　平板和圆孔难以制作,而且只能检测透过的会聚波前,所以使用受到限制。近年来由于光纤制造工艺以及耦合技术的发展,单模光纤纤芯不断缩小,可以产生近似标准的衍射球面波,为光纤点衍射的发展提供了前提条件。该干涉仪采用激光照明,其良好的相干性使检测范围扩大。除了检测会聚波前外,还可用于检测反射凹球面,进而应用到单个面形的检测。另外光纤点衍射最大的优点是不需要标准镜。在一般干涉检测中,标准镜是检测精度受限的主要原因。光纤点衍射干涉仪能避开这一难题,为提供高精度的光学检测提供了广阔前景。本文就已设计好的点衍射干涉仪的调整及条纹进行分析。

　　2　调整方案

　　从激光器发出的光一部分经过分光镜透射出去,透射光经透镜耦合输出,称为被检光;另一部分光经过分光镜先反射,然后透射耦合输出,称为参考光。为了快速调整出方向性好、光强高的干涉光,需先调整耦合光强,使其达到最大值。调整步骤如下:

　　第一步,需要分别调整每束光,以达到最好的耦合效果。先用遮光板将参考光挡住,从光纤末端出来的是被检光。

　　对于被检光而言,因为分光镜是固定的,所以可以看到光射过第一个耦合透镜时,不仅是一个光点,还有部杂散光,此时需要调整该透镜。调整架是五维的,可调整前后、左右、俯仰、扭摆、高低,不能仅调整一个量,须对5个量进行同步调整,即尽量使每个量只变动一个微小的量,以便于以后的调节。当光点调整到最佳状态时,将第二个耦合透镜的光纤连接头尽量贴近第一个调整架,然后调整该调整架的5个可变量,使光点正入射至光纤端面上。如果仍未出光,则需要反复调整,直至达到理想状态。撤去挡住参考光的遮光板,挡住被测光,以调整参考光光路的光强和方向。

　　在参考光中,光束由分光镜反射至压电陶瓷,这一步要求精确计算出光路传播的方向,使从分光镜反射出的光正入射至压电陶瓷,然后沿原路返回至分光镜,经分光镜透射至耦合透镜。这时就会发现有比较大的杂散光出现,这主要是由于压电陶瓷(PZT)和分光镜的位置不甚准确造成的。因为压电陶瓷已固定,而且这种微小的误差难以避免,因此可选择光强比较大而集中的光束,　然后调节耦合透镜,就可以把光调出来。