考虑二次反射条纹的透明被测件多表面干涉测量

常林; 闫恪涛; 王陈; 孙涛; 于瀛洁

doi:10.37188/OPE.20202812.2605

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考虑二次反射条纹的透明被测件多表面干涉测量

现代应用光学 | 更新时间：2021-01-04

- 考虑二次反射条纹的透明被测件多表面干涉测量
- Multi-surface wavelength-tuning phase-shifting interferometry with parasitic fringes
- 光学精密工程 2020年28卷第12期页码：2605-2613
- 作者机构：
  
  1.上海大学机电工程与自动化学院，上海 200444
  2.复旦大学应用经济学博士后流动站，上海 200433
  3.浦发银行博士后科研工作站，上海 200002
- 作者简介：
  
  [ "常　林（1993-），男，山东济宁人，博士研究生，2016年于山东科技大学获得硕士学位，主要从事精密光学测量方面的研究。E-mail： changlin@shu.edu.cn" ]
  [ "于瀛洁（1969-），女，辽宁宽甸人，研究员，博士生导师，1998年于哈尔滨工业大学获得博士学位，主要从事精密检测算法方面的研究。E-mail：yingjieyu@staff.shu.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2016YFF0101905)
- DOI：10.37188/OPE.20202812.2605
  中图分类号： TH744.3
- 收稿日期：2020-07-17，
  
  修回日期：2020-09-09，
  
  纸质出版日期：2020-12-15
- 稿件说明：
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常林,闫恪涛,王陈等.考虑二次反射条纹的透明被测件多表面干涉测量[J].光学精密工程,2020,28(12):2605-2613.

CHANG Lin,YAN Ke-tao,WANG Chen,et al.Multi-surface wavelength-tuning phase-shifting interferometry with parasitic fringes[J].Optics and Precision Engineering,2020,28(12):2605-2613.
常林,闫恪涛,王陈等.考虑二次反射条纹的透明被测件多表面干涉测量[J].光学精密工程,2020,28(12):2605-2613. DOI： 10.37188/OPE.20202812.2605.

CHANG Lin,YAN Ke-tao,WANG Chen,et al.Multi-surface wavelength-tuning phase-shifting interferometry with parasitic fringes[J].Optics and Precision Engineering,2020,28(12):2605-2613. DOI： 10.37188/OPE.20202812.2605.

摘要

为了实现多表面干涉测量，提出了一种基于最小二乘原理的迭代移相算法。通过将二次反射信号纳入最小二乘求解方程中，进一步提高干涉测量精度。根据最小二乘原理将理论值与实际干涉信息相联系从而构建最小二乘方程，该方程分为两部分：初始相位的迭代计算和每两帧之间的移相值的迭代，通过21帧干涉图的迭代结果，求解得到较为准确的初始相位分布。仿真结果表明，不考虑二次反射信号的求解精度为10 nm，将该信号纳入计算以后可将求解精度提高到0.3 nm。通过实测数据的实验结果可知，该算法可以求解出较为精确的相位分布，并且求解结果中没有杂波干扰和谐波信号残余，能够实现多表面透明透镜的高精度测量。

Abstract

In this study， an iterative phase-shifting algorithm based on the least-squares principle was developed to achieve multi-surface interferometry. The accuracy of interferometry was further improved by incorporating the secondary reflection signal into the least-squares solution equation. First， according to the least-squares principle， the theoretical value was correlated with the actual interference information to derive the least-squares equation. This derived equation was divided into two parts： the iterative calculation of the initial phase and the iteration of the phase-shifting value between two successive frames. From the iterative results of 21 interferograms， an accurate initial phase distribution was obtained. The simulation results show that the solution accuracy without considering the secondary reflection signal is 10 nm， and the accuracy improved to 0.3 nm when the signal is considered in the calculation. In addition， the experimental results of the measured data indicated that the developed algorithm can be used to reconstruct a more accurate phase distribution， and no clutter interference or residual harmonic signal is observed in the results. Therefore， the developed algorithm can be used to achieve high-precision multi-surface measurement， which has research value and practical significance.

关键词

Keywords

references

JIN W S ， JING Y ， YANG P S ， et al . . Dynamic deformation measurement of discontinuous surfaces using digital speckle pattern interferometry and spatiotemporal three dimensional phase unwrapping ［J］. Acta Photonica Sinica ， 2018 ， 47 （ 2 ）： 0212002 .

刘勇，刘旭，任寰，等 . 基于波长移相的多表面干涉测量原理与误差分析［J］. 中国激光， 2013 ， 40 （ 10 ）： 1008007 .

LIU Y ， LIU X ， REN H ， et al . . Principal and error analysis on measurement of multiple-surface interference with wavelength-tuning phase-shifting ［J］. Chinese Journal of Lasers ， 2013 ， 40 （ 10 ）： 1008007 . （in Chinese）

朱猛，李翔宇，黄战华，等 . 双孔载频剪切散斑干涉法测量表面动态形变［J］. 光学精密工程， 2013 ， 21 （ 7 ）： 1701 - 1706 .

ZHU M ， LI X Y ， HUANG ZH H ， et al . . Measurement of dynamic deformation using speckle shearography with carrier frequency generated by double-aperture ［J］. Optics and Precision Engineering ， 2013 ， 21 （ 7 ）： 1701 - 1706 . （in Chinese）

SUN T ， ZHENG W W ， YU Y J . Determination of surface profiles of transparent plates by means of laser interferometry with wavelength tuning ［J］. Optics and Lasers in Engineering ， 2019 ， 115 ： 59 - 66 .

SUN T ， ZHENG W W ， YU Y J ， et al . . Algorithm for surfaces profiles and thickness variation measurement of a transparent plate using a fiZeau interferometer with wavelength tuning ［J］. Applied Sciences ， 2019 ， 9 （ 11 ）： 2349 .

DE GROOT P J . Correlated errors in phase-shifting laser FiZeau interferometry ［J］. Applied Optics ， 2014 ， 53 （ 19 ）： 4334 - 4342 .

WANG Z Y ， HAN B . Advanced iterative algorithm for randomly phase-shifted interferograms with intra- and inter-frame intensity variations ［J］. Optics and Lasers in Engineering ， 2007 ， 45 （ 2 ）： 274 - 280 .

HIBINO K ， OREB B F ， FAIRMAN P S ， et al . . Simultaneous measurement of surface shape and variation in optical thickness of a transparent parallel plate in wavelength-scanning Fizeau interferometer ［J］. Applied Optics ， 2004 ， 43 （ 6 ）： 1241 - 1249 .

MIRANDA M ， DORRÍO B V ， BLANCO J ， et al . . Characteristic polynomial theory of two-stage phase shifting algorithms ［J］. Optics and Lasers in Engineering ， 2012 ， 50 （ 4 ）： 522 - 528 .

YAZDANI R ， FALLAH H R ， HAJIMAHMOODZADEH M . Reconstruction of two interfering wavefronts using Zernike polynomials and stochastic parallel gradient descent algorithm ［J］. Optics Letters ， 2014 ， 39 （ 6 ）： 1505 - 1508 .

KIM Y ， HIBINO K ， SUGITA N ， et al . . Measurement of optical thickness variation of BK 7 plate by wavelength tuning interferometry ［J］. Optics Express ， 2015 ， 23 （ 17 ）： 22928 - 22938 .

GUO H W ， ZHAO Z ， CHEN M Y . Efficient iterative algorithm for phase-shifting interferometry ［J］. Optics and Lasers in Engineering ， 2007 ， 45 （ 2 ）： 281 - 292 .

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