使用激光干涉测量时克服振动问题

干涉仪的工作原理

干涉仪可以极其精确地测量物体。他们的工作原理是使用分束器将一束光分成相等的两半，分束器实际上是一块涂有薄银的玻璃。当光照射到分束器上时，一半的光通过，一半的光被反射回来。其中一束光束（称为参考光束）照射到镜子上，并从那里照射到探测器。另一束光束照射或穿过被测量的物体，照射到第二个镜子上，穿过分束器返回，并照射到同一个探测器上。也就是说，第二条光束相对于第一条光束传播了额外的距离（或者以某种不同的方式），因此稍微异相。?

当两束光束在探测器上相遇时，它们重叠并干涉，它们之间的相位差产生干涉条纹。亮区是两束光束相加相加的地方，暗区是两束光束相消相减的地方。确切的干涉模式取决于其中一束光束传播的不同方式或额外距离。通过检查和测量条纹，可以非常准确地计算出这一点，从而可以精确测量用户试图测量的任何内容。

COMPROMISING INTEGRITY

如今，最先进的干涉仪可以以纳米级的精度进行测量，因此如果在存在显着振动的喧闹和高动态制造环境中使用，则很容易出错。当您进行纳米量级的测量时，即使测量路径中看似很小的运动也可能很重要。数据采集??随着时间的推移而发生，因此测量期间的任何环境变化都会显示在数据中。激光干涉仪测量过程中存在的振动可能会导致条纹印穿、脱落，甚至在某些情况下根本无法收集数据。??

QPSI 和 FT-QPSI

如前所述，振动会导致条纹褪色，从而导致数据错误或无法获取信号。高功率激光源可以成为防振解决方案的一部分，因为它们提供足够的功率，可以在光线更多时更快地快门快门，这意味着更快的数据采集和对振动的敏感度更低，因为测量所需的时间更短，

作为一家公司，ZYGO 像激光一样专注于消除振动的负面影响，从而开发出了许多可在相对恶劣的制造环境中使用的解决方案。

除了在干涉仪中提供专有的高功率氦氖激光器外，该公司还创新了 QPSI 和 FT-QPSI 解决方案，这些技术是对以下事实的认可：随着越来越多的应用需求，激光干涉测量正在从严格控制的实验室环境转变。在以前无法实现高质量计量的环境中提供易于使用的解决方案。QPSI 和 FT-QPSI 解决方案虽然适用于当前的一系列工业场景，但还解决了这样一个事实：未来，越来越多的应用需要振动鲁棒性，包括空间望远镜应用中使用的大孔径轻型反射镜，这需要在真空中进行测试在真空室和低温下，振动的控制充其量是极具挑战性的，最坏的情况是不可能的。

ZYGO 的 QPSI 采集于 2014 年推出，是一种稳健的轴上振动解决方案。QPSI 采集是一种基于模型的方法，可解决刚体振动问题，并在不牺牲横向分辨率的情况下提高振动容限。它使用与传统相移干涉测量 (PSI) 采集相同的设置。??

QPSI 技术已被整个行业公认为精密光学测试领域的一项突破，消除了由于小振动而导致的相位数据中的噪声和纹波透印，并提供了传统 PSI 采集中可能出现“噪音”的可靠数据。QPSI 测量不需要特殊的设置或校准，周期时间通常与标准 PSI 测量相同。QPSI 如今已成为该公司干涉仪系列的标准配置，通过使用独特的软件算法，可以在制造设备存在振动的情况下实现可靠??的高精度测量。

然而，QPSI 采集仅支持两个表面腔，这意味着单个干涉图案。为了解决这个问题，ZYGO 最近推出了 FT-QPSI 采集，这是一种具有振动稳健性能的测量模式，可以在使用 FT-PSI 的任何地方使用。这包括同步前表面和后表面测量、光学厚度变化测量和均匀性测量。FT-QPSI 使用与 QPSI 相同的基于模型的技术，并使用扩展的物理模型来考虑额外的表面，并与该公司的多表面测试 (MST) 干涉仪配合使用。

MST 应用特别容易受到振动的影响，因此 FT-QPSI 测量模式是一项重要的发展。薄玻璃（部件厚度 < 1mm 的部件）对 MST 干涉仪的需求日益增长，FT-QPSI 测量模式的价值无可估量，因为样品比较厚的样品更容易变形，因此数据更容易受到振动的影响。均匀性测量也是 MST 干涉仪的核心功能，但均匀性数据往往具有较低的 PV（峰谷），因此即使是少量振动造成的透印也会在数据中可见，并极大地影响测量质量。同样，在此类场景中对 FT-QPSI 测量功能的需求是显而易见的。

?

DYNAPHASE?

为了克服超精密计量测量时的振动问题，除了 QPSI 和 FT-QPSI 解决方案之外，ZYGO 还提供 DynaPhase? 动态采集技术。?

DynaPhase? 提供的多功能性和性能可满足各种具有挑战性的光学测试环境和应用，例如低温和真空室测试或长路径长度的望远镜组件和塔应用。DynaPhase? 使用 ZYGO 制造的高功率激光器和快速采集速度再次促进了载波条纹采集，从而在斐索干涉仪中实现了最高的振动容限。获得专利的原位校准可实现最高精度、最低不确定性测量以及与时间 PSI 的出色相关性。

?

概括

干涉测量的精确性可能是它的致命弱点，因为即使是最微小的环境振动也会扭曲测量结果。正因为如此，并且认识到干涉测量以及其他高精度计量解决方案越来越多地在过程中和生产车间而不是在可控实验室环境中使用，ZYGO 正在率先进行一系列克服振动问题的开发。