径向剪切干涉仪

　　0 引 言

　　波前剪切干涉仪的研究与应用克服了传统干涉仪的某些不足。剪切方式除了横向径向，还有旋转以及翻转剪切的方式[1-2]。在非对称畸变波面检测中，横向剪切干涉仪(LSI)存在一些不足，最主要的是由于干涉图形不能直接给出波差值，其次横向剪切干涉仪器不仅需要两个正交方向上且剪切量不同的多幅剪切干涉图[3-4]，而且它只能对波前重叠区域进行检测，径向剪切干涉仪(RSI)克服以上不足。它通常包括平行光和会聚光入射两种情况，入射波前经径向剪切干涉仪后分离成放大或缩小倍数不同的两束光波，在相互重叠区域产生干涉条纹。BROWN 于 1959年首先对径向剪切干涉仪进行了研究，他所设计的基本上是一个佳满干涉仪，采用会聚光照明。1961 年Hariharan 和 Sen 设计了第一台循环式径向剪切干涉仪，同样采用会聚光照明，它通过两个焦距不同的组合透镜实现两波面的缩放，曾被成功地用于检验显微物镜。

　　1964 年 MURTY 首先提出了基于开普勒望远系统的循环式径向剪切干涉仪，即所谓的“三平板”径向剪切干涉仪。1974 年 Foudrd 和 Malacaral 设计了一种简易的全息径向剪切干涉仪。1984 年 Hariharan 等设计了一台利用压电陶瓷作为位相调制器的准外差径向剪切干涉仪，并通过 Zinek 多项式拟合的方式得到了被检测波前的相位分布，直到现在人们还在对它进行研究。1997 年 Tsuguo Kohno 等利用基于波带片改进的Mach-Zehnder 径向剪切干涉仪测量了凹面镜的波前相位分布，得到了与通过 ZYGOMARKIV Fizeau 干涉仪测试同样的结果，精度在λ/100。1998 年 Wegner J 等采用基于空间相位调制的“三平板”径向剪切仪分别对工作波长为 1.053 μm 的 Beamlet 原型机在近场与远场的激光输出波前进行了检测。同时，在 1999 年 Baraes等采用类似的装置对 HELEN 2TW Nd:glass 激光系统的近场和远场输出及波前分布进行了检测。

　　径向剪切干涉仪[5]与经典的干涉计量技术，如 Fizeau，Twyman-Green 干涉相比较，其主要优点在于：(1)波面剪切干涉技术由于不需要设置专门的参考光路，这使它具有比传统的干涉仪所能测试的对象大得多尺寸，诸如能对天文望远镜，大范围流体场进行检测研究。(2)由于物光与参考光来自同一光路，对环境的振动和温度、气流的变化能产生彼此共摸抑制，一般无需隔振和恒温条件也能获得稳定的干涉条纹，有利于实现现场测试，并且可采用白光做光源。(3)通常的径向剪切干涉仪都可以通过调节剪切比来改变测量精度[6]。所以，径向剪切干涉仪技术在光学元件和光学系统质量以及波面检测方面具有独到的优势。但是，剪切干涉方法也存在一定的不足，由于所采用的考光波是物光波变形而得，而不是通常情况下的平面波，所以从所得的干涉条纹无法直接反映出特测波面的形状。