斐索干涉儀是一種原理為等厚干涉，用以檢測光學元件的面形、光學鏡頭的波面像差以及光學材料均勻性等的精密儀器。其測量精度一般為/10～/100,為檢測用光源的平均波長。
基本介紹
- 中文名：斐索干涉儀
- 外文名：fizeau interferometer
- 原理：等厚干涉
- 檢測：光學元件的面形
- 發明人：斐索
概念,斐索干涉儀原理,斐索干涉儀的光路和設計,
概念
干涉儀的一種類型。由斐索(H．Fi zeau1819—1896)研究而得名。光路見圖，點光源S的光線經準直後，近乎正入射地照射被觀察透明物體，光線在物體上下表面間多次反射，並從反射方向S'處觀察干涉條紋。光學工廠用這種千涉儀來檢驗透明平行平板的光學厚度的均勻性。
斐索干涉儀原理
斐索干涉儀原理為等厚干涉，用以檢測光學元件的面形、光學鏡頭的波面像差以及光學材料均勻性等的一種精密儀器。其測量精度一般為/10～/100,為檢測用光源的平均波長。常用的波面干涉儀為泰曼干涉儀和斐索干涉儀。
斐索干涉儀有平面的和球面的兩種，前者由分束器、準直物鏡和標準平面所組成，後者由分束器、有限共軛距物鏡和標準球面所組成。單色光束在標準平面或標準球面上，部分反射為參考光束；部分透射並通過被測件的，為檢測光束。檢測光束自準返回，與參考光束重合，形成等厚干涉條紋。用斐索平面干涉儀可以檢測平板或稜鏡的表面面形及其均勻性。用斐索球面干涉儀可以檢測球面面形和其曲率半徑，後者的測量精度約1微米；也可以檢測無限、有限共軛距鏡頭的波面像差。
斐索干涉儀有平面的和球面的兩種，前者由分束器、準直物鏡和標準平面所組成，後者由分束器、有限共軛距物鏡和標準球面所組成。單色光束在標準平面或標準球面上，部分反射為參考光束；部分透射並通過被測件的，為檢測光束。檢測光束自準返回，與參考光束重合，形成等厚干涉條紋。用斐索平面干涉儀可以檢測平板或稜鏡的表面面形及其均勻性。用斐索球面干涉儀可以檢測球面面形和其曲率半徑，後者的測量精度約1微米；也可以檢測無限、有限共軛距鏡頭的波面像差。
和泰曼一格林干涉儀一樣，斐索(Fizeau)干涉儀也是採用了振幅分割法：使入射光垂直於反射面射入．即I=0，保持入射角恆定，產生等厚干涉條紋，用以測量光學元件的誤差。
圖2—1 7是斐索干涉儀的光路。單色光源如氦氖雷射器照明小孔H，形成一點光源。點光源射出的光束經分光鏡G反射後，射向透鏡L2，變成平行光束，然後垂直射向標準平晶P。一部分光被P上表面反射，另一部分光透過P射向被測件Q。被Q上表面反射的光束和被P上表面反射的光束進人觀測系統後，會產生等厚干涉條紋，用以測量Q上表面的面形誤差。若將標準平晶P改為球面樣板，即下表面為球面，則可測球面的面形誤差。把標準件P拿掉，使被測件Q的上、下表面反射的光束干涉，則可測Q的平行度。
斐索干涉儀的光路和設計
在如圖11—39所示的斐索(Fizeau)干涉儀中，平面反射鏡M1，M2放置在同一條光路上。入射光通過平板半透半反射鏡P後到平面鏡M1，M2也是一個半透半反射平面鏡；這樣一部分光被M2反射回到平板P(R2作為參考光)，另一部分光透過M2射到反射鏡M1後(R1作為感測光)，再被反射也回到平板P，兩束光重合形成干涉。
由此可見，斐索干涉儀和麥可遜干涉儀最大的區別就是：在干涉儀中，參考光和感測光是沿著同一條光路行進的，因此稱為共光路干涉儀。如果使用分光路的干涉儀，在兩束光經過的光程較長時或者進行大口徑元件的檢’狽4時，兩支光路上往往會受到不同的外界干擾(如機械振動、溫度起伏等)，致使干涉條紋不穩定，甚至嚴重影響測量。而在共光路干涉儀中，參考和感測兩束光通過的是同一條光路，受到的干擾也一樣，故可以較好地克服此干擾問題。
例如，圖1 1—40所示的平面干涉儀就是利用斐索干涉儀結構和等厚干涉的原理來設計的光學測量儀器。在光學元件加工時，可使用這些儀器來檢查和測量光學元件的光學表面的質量，如平面度及其局部缺陷與誤差等。干涉儀的光源S可採用準單色光源(如汞光燈、鈉光燈)，發出的光經半透半反射鏡P和透鏡L，投射到標準平晶Q與待測光學元件G的夾層處；在O處可觀察到等厚干涉條紋，由這些條紋的微小彎曲形狀來判斷待測光學平面的不平度。此干涉儀普遍使用雷射作為光源，由於雷射的單色性好、相干性好，因此標準平晶Q與待測光學元件G之間的距離可拉開，這樣可大大方便檢測操作；而且可獲得亮度大、對比度好的干涉條紋，從而提高了測量精度和測量範圍。
如果將標準平晶改換成標準球面樣板透鏡，即可構成球面干涉儀，用於檢測球面的球面度及其局部缺陷與誤差等。這裡，利用了被測凹面鏡的表面和與其曲率半徑相當的標準樣板透鏡表面的兩支反射光形成的牛頓環條紋。假若被測球面和標準球面完全相同，則條紋消失，呈現均勻的光場；如果出現的條紋是一些完整的同心圓環，則表示被測球面沒有局部缺陷，但與標準球面的曲率半徑有偏差。
