干涉仪测向原理、方法与应用

干涉仪原理及使用干涉仪是一种用来测量光波干涉现象的仪器。

它基于干涉原理，通过测量光波的干涉条纹来获得一些物理参数，如波长、折射率等。

干涉仪广泛应用于科学研究、工业检测以及精密测量等领域。

干涉仪的工作原理主要是利用光波的干涉现象。

当光波通过不同的光程时，会出现干涉。

光程差越大，干涉现象越明显。

干涉仪通常由两个光学路径组成，其中一个路径与待测物体接触，另一个路径作为参考。

当两个光程的相位发生改变时，就会产生干涉现象。

干涉仪可以分为两种类型：干涉及干涉仪。

干涉光学技术是通过将光源分为两部分，然后重新叠加这两部分光线，从而产生干涉现象。

干涉技术通常使用光栅、分束镜、反射镜等光学元件来控制光程差和相位差。

干涉仪则是将光波分为两束，然后通过干涉现象来测量物理量。

干涉仪的使用主要有以下几个步骤：1.准备工作：首先要确定目标参数需要测量的量值范围和精度要求。

然后选择适当的仪器型号和规格，并进行仪器的校准和调试。

2.搭建干涉仪：将干涉仪的各个光学元件正确组装起来，确保光学路径的稳定性和对齐。

干涉仪通常由光源、分束镜、干涉仪主体、干涉条纹显示和检测系统等组成。

3.调整初始位置：使用调节器件如反射镜、透镜等来调整光路，确保光路的稳定和光线的平行。

通过观察干涉条纹的形状和变化来判断光路的调整是否准确。

4.测量目标参数：根据目标参数的不同，选择合适的测量方式和方法。

比如，使用多普勒干涉仪来测量物体的速度和位移，使用迈克尔逊干涉仪来测量物体的折射率和薄膜的厚度等。

5.数据处理和结果分析：根据测量的数据，进行数据处理和分析，获得所需的物理量。

根据实际需要，可以进行图像处理、统计分析和曲线拟合等操作。

干涉仪的应用非常广泛。

在科学研究领域，干涉仪广泛应用于光学实验、波动光学研究等领域。

在工业检测中，干涉仪可用于测量零件的尺寸、表面粗糙度、形状等参数。

在精密测量中，干涉仪可用于测量光栅、薄膜、干涉仪本身的参数等。

此外，干涉仪还可用于光谱分析、光学显微镜和干涉光刻等领域。

联合时差相位差旋转长基线干涉仪测向方法随着科技的不断发展和进步，测向方法在各种领域中得到了广泛的应用。

其中，联合时差相位差旋转长基线干涉仪测向方法是一种非常有效的测向技术。

本文将对该方法进行深入探讨，介绍其原理、实现步骤和应用前景。

1. 联合时差相位差旋转长基线干涉仪测向方法的原理联合时差相位差旋转长基线干涉仪是一种基于干涉技术进行测向的仪器。

它的原理是利用干涉仪测量出来的物体上的物理参数，然后通过计算得出物体的方位角和仰角，从而实现对物体位置的测定。

时差相位差旋转长基线干涉仪的原理是基于两个或多个干涉仪的相位差测量，通过测量两个或多个干涉仪的输出信号之间的相位差，再经过一系列复杂的数学运算，可以得到物体的方位角和仰角。

2. 联合时差相位差旋转长基线干涉仪测向方法的实现步骤实现该测向方法的关键步骤包括：干涉仪的安装、信号采集和处理、相位差的计算和数据分析等。

（1）干涉仪的安装：在实际测向过程中，首先需要将干涉仪安装在合适的位置，以保证干涉仪能够准确地接收到目标物体的信号。

（2）信号采集和处理：干涉仪在接收到目标物体的信号后，需要将信号进行采集和处理。

这一步骤需要使用高精度的信号采集设备，并对采集到的信号进行数字化处理。

（3）相位差的计算：通过对采集到的信号进行数学运算和处理，可以得到两个或多个干涉仪的输出信号之间的相位差。

（4）数据分析：需要对计算得到的相位差进行数据分析，得到目标物体的方位角和仰角。

3. 联合时差相位差旋转长基线干涉仪测向方法的应用前景联合时差相位差旋转长基线干涉仪测向方法具有很高的精度和准确度，因此在许多领域中得到了广泛的应用。

它在卫星通信、导航、地震监测、航空航天等领域中有着重要的应用价值。

在卫星通信领域，该方法可以用于精确定位卫星和地面站之间的相对位置，从而提高通信的可靠性和稳定性。

在导航领域，该方法可以用于飞行器和航空器的定位和导航，提高导航系统的精度和可靠性。

在地震监测领域，该方法可以用于对地震震源进行精确定位，为地震监测和预警提供重要的技术支持。

干涉仪的原理及应用干涉仪是一种利用干涉现象进行测量的仪器，它的原理是基于光的波动性和相干性。

当两束光在空间中交汇时，它们会发生干涉现象，通过干涉图案的变化可以测量出介质的物理参数。

干涉仪广泛应用于科学研究、工业制造和医疗诊断等方面，下面将详细介绍干涉仪的原理和应用。

一、干涉仪的原理光的波动性和相干性是干涉仪的基础原理之一。

当光线经过介质时，它的传播速度会发生变化，从而引起光的相位变化，这种相位差会导致光的干涉。

干涉仪利用这种干涉现象来测量介质的物理参数。

常见的干涉仪有Michelson干涉仪和Fabry-Perot干涉仪两种。

Michelson干涉仪利用光的反射和透射产生干涉，而Fabry-Perot干涉仪则利用光的多次反射和透射干涉。

Michelson干涉仪由一个光源、半反射镜、振动镜和光屏构成。

光线通过半反射镜被分成两束，一束透射到振动镜上反射回来，另一束直接透射到光屏上。

由于振动镜会不断地反射，使得两束光的光程差不断发生变化，从而产生干涉现象。

通过调节振动镜的位置和角度，可以测量出介质的物理参数，比如物体的长度和折射率等。

Fabry-Perot干涉仪则由两个平行的反射镜组成，光线在两个反射镜之间交替反射和透射，会产生一系列具有相同频率但相位差不同的光波，形成多次干涉。

通过调节反射镜的距离和角度，可以控制光的干涉程度和干涉图案的分布，从而实现测量。

二、干涉仪的应用干涉仪广泛应用于科学研究、工业制造和医疗诊断等领域。

下面分别介绍其具体应用。

（一）科学研究领域干涉仪在科学研究中有很重要的应用，比如光学实验和相干光源的制备等。

通过干涉构造相干光源，可以制备出高品质、高精度的激光器、光纤和光栅等光学元件，这对于量子计算、通信和传感等领域具有重要意义。

此外，干涉仪还可以用于材料表征、全息成像和光学显微镜等方面的研究。

比如，干涉仪可以利用物体表面的反射光和散射光进行场景重构和形变分析，从而实现三维成像和量化分析。

相位干涉仪测向原理(一)相位干涉仪测向相位干涉仪测向是一种常用的测向方法，在无线电通信和雷达测量中广泛应用。

本文将从浅入深地解释相关原理。

什么是相位干涉仪相位干涉仪是一种精密测量光程差的仪器。

它利用干涉现象测量两束光线的相对相位差，从而测量出介质的折射率、厚度等参数。

相位干涉仪的核心原理相位干涉仪的核心原理是利用光波的相干性和光程差引起的光波干涉现象。

当两束相干的光线在一定角度下相遇，其光程差引起干涉，产生互相加强或抵消的现象。

通过测量干涉现象，可以间接测量光程差。

相位干涉仪测向的原理相位干涉仪测向是利用干涉现象，测量来自不同方向的电磁波在空间中传播的相对相位差。

一般采用两个相位干涉仪，同时测量两个天线接收的信号幅度的变化，从而分析信号来源的方向。

相位干涉仪测向的应用在无线电通信中，相位干涉仪可用于测定信号源的方向和距离。

在雷达测量中，相位干涉仪可用于精确定位和跟踪目标。

结论相位干涉仪测向是一种利用干涉现象测量不同方向电磁波相对相位差的精密测向方法。

它在无线电通信和雷达测量中有着广泛的应用，对提高通信和雷达的定位精度有着重要的作用。

相位干涉仪测向的优势相比于其他测向方法，相位干涉仪测向具有以下优势：1.精度高：相位干涉仪在测量光程差和相对相位差的方面具有很高的精度。

因此，在测定信号源的方向和距离时，其精度也会高于其他方法。

2.适用范围广：相位干涉仪测向可以测量不同频段和波段的信号。

3.抗干扰性强：由于相位干涉仪测向依赖于信号的相位差，对于一些干扰信号（如噪声等），由于其相位并不会随时间变化而发生明显的变化，因此不会对测向结果产生显著影响。

相位干涉仪测向的局限性相比于其他测向方法，相位干涉仪测向也存在一些局限性：1.成本高：相位干涉仪是一种精密的光学仪器，制造和维护成本相对较高。

2.对环境条件要求高：相位干涉仪测向需要比较稳定的环境条件，如温度、压强、湿度等要求较高，否则可能会对测向结果产生影响。

干涉仪的使用教程详解干涉仪是一种重要的科学研究工具，它能够根据光的干涉现象来进行精密测量。

干涉仪广泛应用于光学、物理、天文等领域，具有优良的测量精度和灵敏度。

本文将详细介绍干涉仪的使用方法和注意事项。

一、基本原理干涉仪的基本原理是利用光的干涉现象进行测量。

光的干涉是指光波的相遇和叠加，分为相长干涉和相消干涉两种情况。

相长干涉时，光波叠加后得到的干涉条纹亮度增强；相消干涉时，叠加后的干涉条纹则呈现暗纹。

通过观察和分析干涉条纹的形态和变化，可以得到待测物体的特性参数。

二、使用步骤1. 设置实验装置：首先将干涉仪放置在稳定的台架上，并垂直于水平方向。

保证光源稳定，并对其进行准直处理，以获得单色、平行光。

2. 调整反射镜：根据干涉仪的类型不同，调整反射镜的位置和角度，确保光线能够正确地通过干涉仪的光程差调节装置。

3. 干涉条纹的观察：将待测物体放置在干涉仪的光程差调节装置上，通过调整该装置的位置或者改变待测物体的位置，观察和记录干涉条纹的形态和变化。

4. 数据处理与分析：根据记录的干涉条纹数据，利用干涉仪的相关公式进行计算和分析，得出待测物体的参数。

三、注意事项1. 实验环境的稳定：干涉仪对实验环境的稳定性要求较高，应确保光源的稳定性、噪声的减小以及实验装置的固定。

2. 防止光源污染：在进行干涉仪实验时，要注意保持光源的洁净，避免灰尘或其他污染物对光的质量和干涉条纹的观察造成干扰。

3. 干涉仪仪器的校准：定期对干涉仪的仪器进行校准，以确保其测量结果的准确性和可靠性。

4. 干涉条纹的观察技巧：观察和记录干涉条纹时，应利用光学仪器和图像处理软件等工具，以提高观察和分析的精度。

四、应用领域1. 光学研究：干涉仪被广泛应用于光学相关的实验研究中，如光学材料的折射率测量、光学组件的表面形貌检测等。

2. 物理实验：干涉仪可用于测量物体的形变、位移等参数，如材料的热膨胀系数、振动的频率和幅度等。

3. 天文观测：干涉仪在天文观测中有着重要的地位，例如进行星际介质的研究、天体形貌的探测等。

物理实验中如何正确使用干涉仪干涉仪是一种常见的物理实验工具，用于研究波动现象和光学现象。

正确使用干涉仪对于实验结果的准确性和可靠性至关重要。

本文将介绍在物理实验中如何正确使用干涉仪。

一、干涉仪的基本原理干涉仪是利用波的干涉现象来进行实验研究的仪器。

它可以通过将波分成两束并使其发生干涉来观察和测量波动现象。

干涉仪一般由光源、分束器、反射镜和干涉屏等组成。

光源发出的光经过分束器被分成两束，分别经由反射镜反射回来，并在干涉屏上产生干涉图样。

二、校准仪器在进行干涉实验之前，需要先校准干涉仪，确保仪器的各项参数正常。

首先，需要调整光源的位置和强度，使其发出稳定的光线。

然后，调整反射镜的位置和角度，使光线可以正确地反射。

最后，调整干涉屏的位置，使得干涉仪的干涉图样清晰可见。

三、观察和记录干涉图样在进行实验时，需要仔细观察和记录干涉图样。

干涉图样通常为一系列明暗相间的条纹，称为干涉条纹。

观察干涉图样时，需要注意光源的亮度和干涉屏的位置，以保证图样的清晰度和可见度。

此外，还需要使用适当的测量工具记录干涉条纹的间距和强度，以便后续的数据分析和处理。

四、干涉仪的应用干涉仪在物理实验中有多种应用，例如用于测量物体的形状和表面的平整度。

在这种应用中，可以通过观察干涉仪的干涉图样来判断物体表面的平整度和形状的变化。

此外，干涉仪还可以用于研究光的波长和折射率的测量。

通过测量干涉条纹的间距和观察条纹的变化，可以得出光的波长和材料的折射率等重要参数。

五、注意事项和常见问题在使用干涉仪时，需要注意以下事项，以确保实验结果的准确性和可靠性。

首先，需要保持实验环境的稳定，避免外部光线和震动对实验结果的影响。

其次，需要防止干涉仪的光路出现偏差或干扰，例如反射镜的位置或干涉屏的摆放位置不正确。

最后，需要密切关注干涉图样的变化，及时调整仪器的参数和位置，以保证实验的顺利进行。

结语干涉仪是物理实验中常用的工具，正确使用干涉仪对于实验结果的准确性和可靠性至关重要。

相位干涉仪测向原理概述相位干涉仪是一种用于测量光波到达方向的仪器。

它利用光的相位差引起的干涉现象来确定光波的入射方向。

相位干涉仪广泛应用于天文观测、地球物理勘探、无线通信、雷达测向等领域。

本文将详细解释相位干涉仪的基本原理，包括光波的干涉现象、干涉条纹的形成和解读、以及测向角度的计算方法。

光波的干涉现象干涉现象指的是两个或多个光波相互叠加形成的干涉图样。

当两个光波相遇时，它们会相互干涉并产生干涉效应。

光波的干涉效果可以通过干涉级数来描述。

在两个光波相遇的地方，它们的相位差会影响干涉图样的形成。

干涉条纹的形成当光波经过相位干涉仪的光路后，会形成一系列干涉条纹。

干涉条纹是由两个或多个光波相遇后形成的交替明暗的光纹。

条纹的明暗程度取决于光波的相位差。

当相位差为0或整数倍的2π时，光波处于相位相同的状态，并产生明亮的干涉条纹。

当相位差为奇数倍的π时，光波处于相位相反的状态，并产生暗淡的干涉条纹。

干涉条纹的解释干涉条纹的形成与光波的干涉效果有关。

在相位干涉仪中，光波经过分束器被分成两束，然后在干涉区域再次相遇。

在干涉区域，两束光波会产生干涉效应。

当两束光波的相位一致时，它们会增强彼此的干涉效应，形成明亮的干涉条纹。

当两束光波的相位相差π时，它们会相互抵消，形成暗淡的干涉条纹。

相位干涉仪的工作原理相位干涉仪通常由两个分束器和一个干涉区域构成。

光波首先通过第一个分束器，被分成两束光。

然后，这两束光波分别通过两条光路，并在干涉区域再次相遇。

在干涉区域，光波会产生干涉效应，并形成干涉条纹。

根据干涉条纹的特征，可以计算出光波的入射方向。

干涉条纹的计算方法干涉条纹的计算通常使用以下公式来计算：Δθ=2πd λ其中，Δθ是测向角度，d是干涉区域两条光路的光程差，λ是入射光波的波长。

测向角度的计算方法根据干涉条纹的计算方法，可以通过测量干涉区域两条光路的光程差和入射光波的波长，计算出测向角度。

实际测量中，通常使用一个移动装置来调整干涉区域两条光路的光程差。

干涉仪测向原理干涉仪是一种非常重要的光学仪器，它主要用于测量光的干涉现象，具有很高的测量精度和测量范围。

干涉仪测向原理是指利用光的干涉现象来确定光源位置和光源运动方向的一种光学测量方法。

光的干涉现象是指两束或多束光线在相遇时互相干扰，使它们的干涉产生可见的干涉图样。

在干涉现象中，光的振动方向和相位差会发生变化，这些变化被应用在光学测量中进行测量。

干涉仪通过干涉现象来测量光源位置的方法被分为两类，分别是干涉平行搜索法和干涉角测量法。

干涉平行搜索法是通过比较两个反射镜之间的光程差来确定光源位置的。

一个反射镜做微小的平行移动，观察到干涉条纹产生的移动，根据干涉条纹移动的方向和幅度，可以计算出光源位置。

这种方法的优点是在一定范围内，可以测量到较小的光源位移，但需要在测量范围内进行一系列的平移操作。

干涉角测量法则是通过测量干涉条纹中的相对角度来确定光源位置的方法。

两束光线从不同方向入射到一个透明物体表面，通过反射、折射和干涉效应，产生干涉条纹。

通过测量干涉条纹相邻条纹之间的夹角，可以确定光源位置。

这种方法可用于非接触测量，并可以避免测量范围限制的问题。

但是，这种方法需要用到相对复杂的光路布置和提高测量精度的算法。

无论哪种测量方法都需要对光路进行设计和优化，以保证测量精度和可靠性。

由于光学参数的变化，比如光源位置、温度、压力等因素的变化，都会影响测量精度。

因此，干涉仪测向技术需要很高的技术和实验经验来进行优化和稳定性改进。

总的来说，干涉仪测向原理是光学测量的一种优秀方法，具有高精度和灵活性的特点，可以广泛应用于各种工程和实验研究领域。

相位干涉仪测向原理相位干涉仪是一种常用于测量物体方向和位置的工具。

它基于光学原理和干涉现象，通过测量光波的相位差来推算出物体的方向和位置。

下面将详细介绍相位干涉仪的原理及其应用。

相位干涉仪的原理是利用干涉现象。

当光波通过两个不同路径到达一个相遇点时，二者处于不同的相位位置，如果它们处于相位差相等，则可产生干涉现象。

这时光波会互相干涉形成干涉条纹。

相位干涉仪利用这种干涉现象，可以精确地测量物体的位置和方向。

相位干涉仪主要由一个光源、两个反射镜和一个平台组成。

在测量中，物体被置于平台上，光源发射一束光线，经过反射镜反射后，会形成两条不同的光线，并在测量屏幕上相遇。

其中一条光线经过物体后，会发生不同的相位变化，造成干涉现象。

这时，观察干涉条纹的形态和位置，可以推算出物体的位置和方向。

具体的测量方法有两种，分别是相位差法和相位移法。

相位差法是指测量两条光线的相位差。

这种方法需要精确地测量光线的距离和反射镜的位置信息，可以得到非常精确的测量结果。

相位移法则是利用物体的运动或外界干扰的作用，引起干涉条纹的移动。

这种方法适用于快速测量物体位置的场合，但需要注意外界干扰的影响。

相位干涉仪广泛应用于科学研究和工业生产中。

在科学研究中，它被广泛应用于精确测量物体的位置和方向，例如精密测量仪器、天文望远镜等领域。

在工业生产中，相位干涉仪被广泛应用于检测零件表面的缺陷、质量控制和精密加工中。

它可以帮助工人快速准确地检测零件表面的缺陷，从而提高生产效率和质量。

综上所述，相位干涉仪是一种非常重要的测量工具，它利用干涉现象测量物体位置和方向，具有精度高、可靠性强等优点，应用范围广泛，在科学研究和工业生产中都有重要的位置。

迈克尔逊干涉仪的原理与应用在大学物理实验中，使用的是传统迈克尔逊干涉仪，其常见的实验内容是：观察等倾干涉条纹，观察等厚干涉条纹，测量激光或钠光的波长，测量钠光的双线波长差，测量玻璃的厚度或折射率等。

由于迈克尔逊干涉仪的调节具有一定的难度，人工计数又比较枯燥，所以为了激发学生的实验兴趣，增加学生的科学知识，开阔其思路，建议在课时允许的条件下，向学生多介绍一些迈克尔逊干涉仪的应用知识。

这也是绝大多数学生的要求。

下面就向大家介绍一些利用迈克尔逊干涉仪及其原理进行的测量。

一、传统迈克尔逊干涉仪的测量应用1. 微小位移量和微振动的测量[11-14]；采用迈克尔逊干涉技术,通过测量ＫＤＰ晶体生长的法向速率和台阶斜率来研究其台阶生长的动力学系数、台阶自由能、溶质在边界层内的扩散特征以及激发晶体生长台阶的位错活性。

He-Ne激光器的激光通过扩束和准直后射向分束镜,参考光和物光分别由反射镜和晶体表面反射,两束光在重叠区的干涉条纹通过物镜成像,该像用摄像机和录像机进行观察和记录.滤膜用于平衡参考光和物光的强度.纳米量级位移的测量：将迈克尔逊型激光干涉测量技术应用于环规的测量中。

采用633nm稳频的He-Ne激光波长作为测量基准，采用干涉条纹计数，用静态光电显微镜作为环规端面瞄准装置，对环规进行非接触、绝对测量，配以高精度的数字细分电路，使仪器分辨力达到5nm；静态光电显微镜作为传统的瞄准定位技术在该装置中得以充分利用，使其瞄准不确定度达到30nm；精密定位技术在该装置中也得到了很好的应用，利用压电陶瓷微小变动原理，配以高精度的控制系统，使其驱动步距达到5nm。

测振结构的设计原理用半导体激光器干涉仪对微振动进行测量时,用一弹性体与被测量（力或加速度)相互作用,使之产生微位移。

将这一变化引到动镜上来,就可以在屏上得到变化的干涉条纹,对等倾干涉来讲,也就是不断产生的条纹或不断消失的条纹。

由光敏元件将条纹变化转变为光电流的变化,经过电路处理可得到微振动的振幅和频率。

迈克尔逊干涉仪的原理与应用迈克尔逊干涉仪是一种常见的光学仪器，它基于干涉现象，能够精确测量光的波长和长度。

这个仪器的原理和应用领域非常广泛，涉及到光学、物理学、精密测量等领域。

迈克尔逊干涉仪的原理非常简单，它由一个光源、半反射镜、全反射镜和光探测器组成。

光源发出一束光，经过半反射镜后分成两束光，一束光传播向全反射镜，另一束光则向另一个方向传播。

这两束光分别在全反射镜上反射后再次合并在一起。

当两束光重新相遇时，它们会产生干涉现象。

光的波长和全反射镜和光源之间的距离会影响干涉程度，从而可以通过测量干涉程度来得到光的波长和长度。

迈克尔逊干涉仪的应用非常广泛。

首先，它可以用来测量光的波长。

通过调整全反射镜和光源之间的距离，可以精确测量光的波长。

这对于光学研究和应用非常重要，可以帮助人们更好地理解和利用光的性质。

此外，迈克尔逊干涉仪还可以用来测量物体的长度。

在迈克尔逊干涉仪中，当全反射镜和光源之间的距离发生微小改变时，干涉程度也会发生变化。

通过测量干涉程度的变化，可以精确测量物体的长度。

这对于精密测量和精密加工技术非常重要，可以帮助人们制造更精确的产品。

除了上述应用之外，迈克尔逊干涉仪还可以用于其他领域。

例如，它可以用于测量光学元件的透明度和折射率。

通过调整全反射镜和光源之间的距离，可以测量光通过光学元件后的干涉程度，从而得到透明度和折射率的信息。

此外，迈克尔逊干涉仪还可以用于测量空气中的压力和湿度。

当光通过空气时，其折射率会受到压力和湿度的影响。

通过测量光的干涉程度，可以反推出空气中的压力和湿度。

这对于气象学和大气科学研究非常重要。

总之，迈克尔逊干涉仪是一种非常重要的光学仪器，它的原理和应用非常广泛。

通过测量干涉程度，可以精确测量光的波长和物体的长度。

此外，它还可以用于测量光学元件的透明度和折射率，以及空气中的压力和湿度。

这些应用对于光学研究、精密测量和科学研究都具有重要意义。

干涉仪原理与使用第一章：為何使用干涉儀做檢測1-1干涉度量學第一章為什麼要使用干涉儀檢測首先我們要先了解，什麼是干涉度量學？所謂干涉度量學是指利用光干涉的效應來量測特定物理量的方法, 也就是說藉由觀察干涉條紋的變化, 來量測出待測物的特徵1-2何謂干涉儀干涉儀是什麼? 一般來說, 只要是利用光干涉的原理來量測的儀器便可以稱為干涉儀, 但是干涉儀的種類眾多且多變化, 因此本課程中將針對最為外界常用之種類作介紹1-3干涉儀之優缺點干涉儀的優點及缺點第一高精度以光學元件來說, 因為元件的微小變化均會嚴重改變原有的光學品質，因此必須要有非常精確的量測儀器, 干涉儀具有精度非常高的優點, 最高可達1/100的波長甚至到1/1000的波長, 波長是指干涉儀中使用光源的波長值.舉例來說：一般干涉儀的波長為632.8( nm ),而632.8的百分之一約為6個(nm) , 目前的奈米科技是在這個尺度, 甚至有些更好的干涉儀可以到0.6個(nm ),從此可以看出干涉儀的精度有多好了第二章：非球面玻璃模造的原理第二. 非接觸式量測另一種量測用的輪廓儀是使用接觸式的量測方式, 即使目前已可以微調接觸的力量, 但對於表面較脆弱的被量測物是否真的完全不會造成損害則仍無法確定.而當用干涉儀量測時, 是把光照射到被量測的物體上, 所以干涉儀上的探針也就是光, 並不會對物體表面照成任何傷害第三使用探針來量測時無法一次量測所有的面積, 而可能必需分很多掃瞄線去量測, 相對來說, 干涉儀的量測速度就非常快了, 可能幾秒鐘就量完了, 而不需要等待幾個小時的時間.第四則是干涉儀的缺點, 一個操作員在會使用干涉儀卻不太清楚干涉儀的使用限制、條件及原理的時候, 可能會量測到不是他所要的東西, 而且, 因為干涉儀是用光線量測, 在調整上也會花費多的時間, 可能量測結果只要花幾秒鐘, 但事前的調整卻要花費幾十分鐘甚至數個小時.第二章：干涉儀工作原理2-1光干涉2-1.1為何光有干涉現象干涉儀工作原理我們是用干涉儀量測, 所以先要了解什麼是光干涉? 為什麼光有干涉現象?光的干涉現象有二個原因, 第一光像是波一樣, 具有波的特性, 我們在丟一塊小石子在池塘中, 就會看到很多漣漪向外擴散傳播, 這就是波, 而光就可以用波來描述. 第二波的疊加原理, 我們之所以能夠看到干涉條紋的明暗變化, 就是因為疊加原理所造成的,這是二個造成光干涉現象的基本條件除此之外, 偏振光的特性, 是否同相位的特性也是造成光干涉現象的條件.2-1-2由疊加原理說明干涉現象由疊加原理說明干涉現象：1. 破壞性干涉如上圖所示, 假設藍色波的最高值與紅色波的最低值在同一位置時, 其相加數值為0, 所以當藍色及紅色二個波一起出現的時候, 疊加起來就會變成中間的黑線, 因為光具有波的特性, 所以如果2個波長彼此正好相差一半的波長時, 也就是相位差π時, 畫面就會呈現全亮或全暗而完全看不到條紋, 以上圖來看因為藍色波的最高點到紅色波的最高點距離相差π, 此時我們就稱做破壞性干涉2. 建設性干涉如下圖所示,假設藍色波與紅色波的最高值在同一位置時,其相加數值就是2,當藍色波與紅色波完全重疊在一起時, 疊加起來就會變成較高的黑線, 當我們肉眼看到時, 黑線的最高點就會變亮, 最低點則較暗, 而會有明暗的線條變化, 我們就稱做建設性干涉當藍色波與紅色波的相加數值為0～2以內時, 波長會較為平緩, 就會產生灰階的漸層條紋變化了.2-1-3干涉條紋之定量描述對建設性干涉而言, 2個波的差異需滿足公式: optical path(n*d)=mλ optical path是光程差, 光程差是指2個波的差異,當2道光從A點跑到B點時, 距離為d及d’, 因此有一道波跑了nd, 另一道波跑了nd’ 那麼2道光的差異為n(d’-d), 也可以變成nd2’.如果nd2’為波長λ的整數倍時, 就會有明暗的條紋變化, 也就是建設性干涉而相反的當nd2’剛好為二分之一波長的技術倍時便產生破壞性干涉條紋，公式為:optical path(n*d)=mλ/22-1-4雙光束干涉之數學描述雙光束干涉之數學描述：假設2道光做干涉，這兩到光的光強度分別為I1,I2，那麼當這兩道光產生干涉時便符合上述的公式.其中:I1+I2為干涉條紋的DC項,根號(I1I2)為干涉條紋的振幅大小，最後Cos(Delta)為相位項,其中Delta扁是前面所提到的光程差.所以當光程差變化時，可以知道干涉條紋也會隨著變化2-2如何判斷干涉條紋2-2-1干涉條紋種類那麼我們如何判斷干涉條紋?因為我們不是隨時隨地都可以方便的使用干涉儀並藉由電腦來分析, 所以我們必須用肉眼來判斷, 這也是最快最方便的方式.干涉條紋的種類有2種:第一個是等厚度干涉條紋, 在等厚度干涉條紋中明暗的條紋會呈現等間隔的情形, 而且每個相鄰的條紋代表相同的厚度間隔.假設橫線為標準面, 斜線為一個斜率固定的待測面, 當光線打過來的時候會產生折射現象, 我們在第一個射入點做一條與標準面平行的虛線, 在待測面會有光a反射回去, 在標準面時也會有光b反射回去從圖可以看出光線a及b所通過的路徑是不同的，而當光程差恰為波長的整數倍時，就可以看到相同間隔的干涉條紋第二個是等傾度干涉條紋, 是由相同角度的光線所形成的干涉條紋, P1這一點有一個干涉條紋, 它的來源是由4條實線所造成的, 而這4條實線對這個物體表面來說, 則是同一個角度的光所造成的, 因為物體為圓形, 所以會造成對稱的效果.而4條虛線則是由另一個角度的光所造成的, 並進而產生P2點的一個干涉條紋.因此由同樣角度光線形成的干涉條紋我們就稱為等傾度干涉條紋,不過在實際的應用上, 等厚度干涉條紋與等傾度干涉條紋是可能同時出現的.2-2-2-1 干涉條紋判斷應用實例一干涉條紋判斷應用實例：應用一:表面平整性-如果我們想從干涉圖了解物體表面的平整性好不好, 可以在干涉圖上畫一個以中心為準的十字線, 數數看從中心點起, 在X方向上的條紋數及Y方向上的條紋數量有幾個,這個量在光學工廠中是最常使用的, 當我們要求師父磨一個鏡片時, 就可以告知我們對表面平整性的需求, 在X方向與Y方向上的誤差範圍容忍度是多少.從圖上來看, X方向上有1個條紋, Y方向上則有3個條紋, 也就是說, 這個待測的元件, 在X方向與Y方向上的變化程度不一樣, 這個變化程度就定義為表面平整性Surface irregularity同時差異量最大的地方我們定義為: POWER, 也就是Y方向的3, 而irregularity是看X方向與Y方向上的差異量, 也就是2, 所以從上圖的干涉條紋我們可以知道待測物的Power為3、irregularity 為 2 那到底什麼是POWER, 什麼是irregularity ?假設我們看的元件是眼鏡的鏡片, 從側面看, 當有光打過來時鏡片會聚焦, 不同的彎曲量聚焦的程度就會不一樣, 我們稱為放大率, , 而面的彎曲程度就定義為POWER. 而在鏡片上的X方向與Y方向的彎曲程度會可能不同, 也就是說POWER不一樣, 我們就稱為Surface irregularity, 現在我們已經知道這個干涉圖條紋的表示為3/2, 那麼這個數字是代表多少? 他的單位就是波長, 一般的雷射為632.8( )波長, 3/2 的3是指3個波長, 2是指2個波長, 在光學元件的計算之中通常是以波長來表示的.2-2-2-2 干涉條紋判斷應用實例一在前面提到在干涉儀量測中多用波長作為單位所以我們還要注意到使用的干涉儀波長是多少假設同一鏡片, 由A廠商使用λ=500的干涉儀, 判讀數據為3/2, B廠商使用λ=600的干涉儀, 判讀數據也是3/2,那麼使用500λ干涉儀的A廠商所判讀的數據必定是較好的, 因為波長愈短的, 轉換為數據時也會相對較小, 所以除了判讀干涉圖的數據之外, 還要注意干涉所使用的波長是否和要求相符才能得到最正確的結果.2-2-2-3 干涉條紋判斷應用實例一接下來的例子, 我們要看的一樣是POWER和irregularity 我們可以從圖A來判讀POWER和irregularity 是多少? 加上十字座標之後, X方向上有2.5個條紋, Y方向上則有1.5個條紋, 所以這個鏡片的最大彎曲量是2.5, X與Y的差距量是1, 但是這個干涉圖的結果卻不是 2.5/1當X方向與Y方向待測面的彎曲方向相同時, irregularity 為2者相減, 但X方向與Y方向待測面的彎曲方向不同時, irregularity則為兩者相加.當X方向與Y方向待測面的彎曲方向相同時, POWER取最大值, 但X方向與Y方向待測面的彎曲方向不同時,POWER相減.所以從這個圖來判讀的irregularity為1.5+2.5=4, X方向與Y方向可以視為同一個面, 所以POWER是2.5-1.5=1, 因此,我們必須先知道所量測的是什麼物體, 否則所求得的數據也有可能是錯誤的.2-2-2-4 干涉條紋判斷應用實例一接下來我們來看看幾種常見的干涉條紋：我們要注意的一件事是, 在這些圖中的干涉條紋都是由待測物和一個標準平面比較所造成的, 一旦比較條紋變了, 所造成的條紋也會全部改變, 而且相對應的狀況也會完全不同. 左側Without tilt為: 當沒有傾斜效應進來的時候, 不同的待測面所產生的條紋變化右側With tilt則是: 當傾斜效應進來的時候, 不同的待測面所產生的條紋變化當待測面為為平面時1或是2, Without tilt 會看不到條紋當待測面為彎曲面3時, Without tilt 會呈現邊緣較密, 間距不等的同心圓條紋當待測面是球面4時, Without tilt 則會呈現間距較為相等的同心圓條紋假設標準面為平面, 3的待測物形狀可能為雙曲線或橢球, 所以厚度變化較為劇烈, 4的待測物則可能為球面或接近球面的形狀,所以在做干涉儀量測, 想判斷干涉條紋的形狀時, 必須先了解待測物體的形狀, 或者是由干涉條紋的形狀, 來判斷待測物體2-2-2-5 干涉條紋判斷應用實例二因為干涉條紋會隨著參考面的不同而不同, 所以當我想知道待測面的形狀時, 就必須先知道標準面的形狀是什麼?現在我們以同一形狀的待測物-凸透鏡為例當待測物為一個球面, 而參考面為一標準平面時,其干涉條紋可能為一同心圓分布, 但若參考面改為標準曲率之球面時,其干涉條紋則可能成為直線分布,發生同一待側面卻有不同干涉條紋分布的原因, 在於干涉條紋所看到的是待側面與參考面之間的差異,因此, 如果要判斷哪一個干涉條紋的待測物是球面, 就必須先了解, 量測時所參考的參考是什麼?才能正確藉由干涉條紋判斷出待測之面形.第三章：干涉儀種類3-1 Newton Interferometer干涉儀的種類非常的多, 在這裡所介紹的是五種最常見的干涉儀.第1個是Newton Interferometer牛頓干涉儀左邊的Quasimonochromatic point source是一個幾近單波長的點光源, Quasimonochromatic為單波長的意思, point source是點光源.點光源經過透鏡變成平行光後, 打到下方橢圓形待測物上, 這個待測物可能為透鏡之類的物體, 待測物下方的平面Optical flat 則是參考面, 通常做為參考面的平整度, 也就是Surface irregularity, 必須要1/10λ以上, 分母愈大就表示其平整度愈3-2 Michelson Interferometer第2個是麥克森干涉儀Michelson Interferometer.當麥克森干涉儀和牛頓干涉儀做比較時, 會發現它並不是一個點光源, 光源有些散開, 光線在經過第一塊鏡片之後透過中間的分光鏡O, 使得一部份的光反射到反射鏡M2再反射回分光鏡O, 而一部份的光則穿透補償片C, 到達反射鏡M1之後才反射回分光鏡O合成同一道光, 並且將結果打到D(Detector)上, 因此我們就可以在Detector上看到一圈一圈的條紋, 也就是干涉圖A了. 所以麥克森干涉儀通常用來量測距離的變化當我們要量測距離時, 只要先量測出原來的干涉條紋A之後, 再將反射鏡M2往後移, 量測出干涉條紋B, 然後就可以從條紋A~B的變化算出距離3-3 Fizeau Interferometer (一)第3個是斐洛干涉儀Fizeau Interferometer是目前一般最常見的干涉儀, 也是架構最簡單, 量測最方便的一種.左上方的laser becm 雷射光源, 雷射光源是非常好的單波長光源, 經過中間的幾道程序之後, 在經過Reference flat 參考面時, 部份光被反射, 部份光則穿透至flat under fest待測面上後再反射回去, 因此我們看到的結果是參考面與待測面的差異, 當參考面不同時, 所測出的待測面條紋也會不同.這種干涉儀的缺點是: 容易受風向、震動、與空氣變化等的外力影響, 必須放在密閉室內的防震桌上, 才能清楚看到干涉條紋, 所以又稱為非共路徑干涉儀.3-3 Fizeau Interferometer (二)Fizeau Interferometer這2種是由2家有名的儀器公司製造的斐洛干涉儀左圖是ZYGO公司所製造的斐洛干涉儀,而右圖則是VEECO公司的斐洛干涉儀,一般光學公司在採購較好的干涉儀設備時, 通常是以這2家公司的儀器為採購標準.3-4 Mach-Zehnder Interferometer第4個是Mach-Zehnder 干涉儀左下方的光源Extended source, 為一與麥克森干涉儀相似的擴展光源, 光源經過第一個Beam-splitter之後分為二道, 各別經過一片Mirror反射鏡, 再經過第二個Beam-splitter合成一道光之後, 將結果打到Detector上.因為中間分為二道光源的關係, 在空間及距離上可以做較大的調整, 所以比較適合量測體積大或穿透性大的物體, 例如: 我們可以用來量測大面積的玻璃.將待測物放在路徑上的第一個Beam-splitter與Mirror反射鏡之間, 我們就可以看到路徑A、路徑B與待測物之間的差異.這也是一個非共路徑干涉儀, 它的缺點是: 容易受空氣變化等的外力影響,優點是: 可以量測體積或面積較大的物體.3-6 T wyman-Green Interferometer第5個是Twyman-Green 干涉儀Twyman-Green 干涉儀和麥克森干涉儀很相似.當一道光源進來, 經過BEAM EXPANDER將光源變得比較大束後, 經由中間的BEAMSPLITTER 分為二道光, 反射回來之後再回到偵測器,上每種干涉儀都有各自不同的應用範圍、方向和限制.第四章：實際檢測方法4-1可應用範圍干涉儀可以應用的範圍:1. 是表面的形狀2. 是曲率測試3. 是表面平整度或表粗糙度 4. 可以量測玻璃二側的面是否夠平整 5. 角度測試, 有些光學元件是有角度的, 可藉此量測其準度 6. 應力測試, 例如眼鏡或相機鏡頭, 當必須以其它物件夾住玻璃時, 可以測試該玻璃的變形量.4-2 干涉儀應用於液晶投影機元件檢驗那麼干涉儀到底應用在那些液晶投影機元件的檢驗:例如: X-cube是液晶投影機中把RGB三個色光合在一起的重要元件, 我們有幾種檢測它的方式: 第1 是量測表面平整性:我們使用的是WYKO 6000的斐洛干涉儀, 儀器的前面標準參考面, 光源由參考面打到待測物的第一個面時會反射, 我們看到的是它的差異度, 也因此可以量測出待測面的表面平整度.並由電腦直接判讀出正確的數據結果.如果我們拿一張不透光的白紙遮住其中一邊的光, 那麼被遮住的部份就不會再有光從下方出現, 而只顯示出一部份的反射條紋.第2 是量測內反射面的平整度:光源由參考面打到待測物的第一個面時會反射,但是也可以打進待測物裡面, 經由反射的過程再反射回參考面,也就是就, 使用同一個架構可以量測到物體的二面, 那麼要知道我們量測的到底是哪一個面? 如果我們拿一張不透光的白紙遮住其中一邊的光, 那麼被遮住的部份就不會再有光從下方出現, 但會顯示出沒被遮住的部份反射條紋, 那麼所測得的就是表面平整度. 而內反射的光源是由上方打入待測物中, 再經由反射從下方出來, 所以如果我們拿一張不透光的白紙遮住上方的光, 那麼就不會再有光從下方出現, 這樣就能得知目前所量測的是內反射面平整度了.第3 是量測內反射面的角度誤差:這是X-cube的側面圖, 理論上都會儘量要求達到接近90度, 所以我們也可以用干涉儀來量測內反射面的角度誤差第4 量測穿透波面的平整度:光在投影機中必須是穿透的, 如果X-cube有一些瑕疵的話, 顯示出來的影像就會不漂亮, 所以就必須量測其穿透波的平整度.當光源從上方打出來, 透過待測物打到標準反射鏡片時, 再反射回去, 如果待測物的放置位置是平整的, 那麼每一道光都會循原來的途徑反射回去, 可能會分不清楚到底是哪一個面所產生的干涉條紋. 這時可以調整待測物平台的傾斜度, 使部份光不會進到干涉儀中, 那麼就可以很清楚的看到干涉條紋了.Aperture:In television optics, it is the effective diameter of the lens that controls the amount of light reaching the photoconductive or photo emitting image pickup sensor ANSI Lumens:ANSI stands for American National Standards Institute. It is a standard for measuring light output. Different lamps play a role on light output. Halogen lamps appear dimmer than anothermetal-halide, even if the two units have the same ANSI lumen rating. Type of LCD technology (active matrix TFT, Poly-Si, passive), type of overall technology (LCD vs. DLP vs. CRT), contrast ratios, among other factors can also affect the end result.ASAP原名為Advanced System Analysis Program，為美國BRO (Breault Research Organization) 公司研發的一套專業光學模擬軟體，它可以幫助使用者模擬真實之光學系統，以達到最實際之光學分析結果Dichroic:A mirror or lens that reflects or refracts selective wavelengths of light. Typically used in projector light engines to separate the lampsThe commercial name for this technology from T exas Instruments (TI):F-number (f/#)f/# is the ratio of the effictive focal length of an optical system to its clear aperture. For example, a 50mm effictive focal length lens system with a clear aperture of 25mm is f/2. Focal Length (FL)Regarding optical elements and systems: effective focal length (EFL) - Distance from the principle plane to the focal point; front focal length (FFL) - Distance from the vertex of the first lens to the front (left) focal point; back focal length (BFL) - Distance from the vertex of the last lens to the back(right) focal point.LCD:LCD stands for liquid crystal display and comes in many forms, sizes, and resolutions. Its primary purpose is to present a digital image for viewing. A common use of LCDs is as a display on a notebook computerPanel:Also known as a projection panel, LCD projection panel, or plate. The panel is thepredecessor of today’s projectorsProjector:A projector is a device that integrates a light source, optics system, electronics and display(s) for the purpose of projecting an image from a computer or video device onto a wall or screen for large image viewing.TFT:Thin Film TransistorZoom Lens:A lens with a variable focal length providing the ability to adjust the size of the image on a screen by adjusting the zoom lens, instead of having to move the projector closer or further. ZEMAX ：是一套綜合性的光學設計軟體。

第一章：为何使用干涉仪做检测1-1干涉度量学第一章为什么要使用干涉仪检测首先我们要先了解，什么是干涉度量学？所谓干涉度量学是指利用光干涉的效应来量测特定物理量的方法, 也就是说藉由观察干涉条纹的变化, 来量测出待测物的特征1-2何谓干涉仪干涉仪是什么? 一般来说, 只要是利用光干涉的原理来量测的仪器便可以称为干涉仪, 但是干涉仪的种类众多且多变化, 因此本课程中将针对最为外界常用之种类作介绍1-3干涉仪之优缺点干涉仪的优点及缺点第一高精度以光学组件来说, 因为组件的微小变化均会严重改变原有的光学质量，因此必须要有非常精确的量测仪器, 干涉仪具有精度非常高的优点, 最高可达1/100的波长甚至到1/1000的波长, 波长是指干涉仪中使用光源的波长值.举例来说：一般干涉仪的波长为632.8( nm ),而632.8的百分之一约为6个(nm) , 目前的奈米科技是在这个尺度, 甚至有些更好的干涉仪可以到0.6个(nm ),从此可以看出干涉仪的精度有多好了第二章：非球面玻璃模造的原理第二. 非接触式量测另一种量测用的轮廓仪是使用接触式的量测方式, 即使目前已可以微调接触的力量, 但对于表面较脆弱的被量测物是否真的完全不会造成损害则仍无法确定.而当用干涉仪量测时, 是把光照射到被量测的物体上, 所以干涉仪上的探针也就是光, 并不会对物体表面照成任何伤害第三使用探针来量测时无法一次量测所有的面积, 而可能必需分很多扫瞄线去量测, 相对来说, 干涉仪的量测速度就非常快了, 可能几秒钟就量完了, 而不需要等待几个小时的时间.第四则是干涉仪的缺点, 一个操作员在会使用干涉仪却不太清楚干涉仪的使用限制、条件及原理的时候, 可能会量测到不是他所要的东西, 而且, 因为干涉仪是用光线量测, 在调整上也会花费多的时间, 可能量测结果只要花几秒钟, 但事前的调整却要花费几十分钟甚至数个小时.第二章：干涉仪工作原理2-1光干涉2-1.1为何光有干涉现象干涉仪工作原理我们是用干涉仪量测, 所以先要了解什么是光干涉? 为什么光有干涉现象?光的干涉现象有二个原因, 第一光像是波一样, 具有波的特性, 我们在丢一块小石子在池塘中, 就会看到很多涟漪向外扩散传播, 这就是波, 而光就可以用波来描述. 第二波的迭加原理, 我们之所以能够看到干涉条纹的明暗变化, 就是因为迭加原理所造成的,这是二个造成光干涉现象的基本条件除此之外, 偏振光的特性, 是否同相位的特性也是造成光干涉现象的条件.2-1-2由迭加原理说明干涉现象由迭加原理说明干涉现象：1. 破坏性干涉如上图所示, 假设蓝色波的最高值与红色波的最低值在同一位置时, 其相加数值为0, 所以当蓝色及红色二个波一起出现的时候, 迭加起来就会变成中间的黑线, 因为光具有波的特性, 所以如果2个波长彼此正好相差一半的波长时, 也就是相位差π时, 画面就会呈现全亮或全暗而完全看不到条纹, 以上图来看因为蓝色波的最高点到红色波的最高点距离相差π, 此时我们就称做破坏性干涉2. 建设性干涉如下图所示,假设蓝色波与红色波的最高值在同一位置时,其相加数值就是2,当蓝色波与红色波完全重迭在一起时, 迭加起来就会变成较高的黑线, 当我们肉眼看到时, 黑线的最高点就会变亮, 最低点则较暗, 而会有明暗的线条变化, 我们就称做建设性干涉当蓝色波与红色波的相加数值为0～2以内时, 波长会较为平缓, 就会产生灰阶的渐层条纹变化了.2-1-3干涉条纹之定量描述对建设性干涉而言, 2个波的差异需满足公式: optical path(n*d)=mλ optical pa th是光程差, 光程差是指2个波的差异,当2道光从A点跑到B点时, 距离为d及d', 因此有一道波跑了nd, 另一道波跑了nd' 那么2道光的差异为n(d'-d), 也可以变成nd2'.如果nd2'为波长λ的整数倍时, 就会有明暗的条纹变化, 也就是建设性干涉而相反的当nd2'刚好为二分之一波长的技术倍时便产生破坏性干涉条纹，公式为:opticalpath(n*d)=mλ/22-1-4双光束干涉之数学描述双光束干涉之数学描述：假设2道光做干涉，这两到光的光强度分别为I1,I2，那么当这两道光产生干涉时便符合上述的公式.其中:I1+I2为干涉条纹的DC项,根号(I1I2)为干涉条纹的振幅大小，最后Cos(Delta)为相位项,其中Delta扁是前面所提到的光程差.所以当光程差变化时，可以知道干涉条纹也会随着变化2-2如何判断干涉条纹2-2-1干涉条纹种类那么我们如何判断干涉条纹?因为我们不是随时随地都可以方便的使用干涉仪并藉由计算机来分析, 所以我们必须用肉眼来判断, 这也是最快最方便的方式.干涉条纹的种类有2种:第一个是等厚度干涉条纹, 在等厚度干涉条纹中明暗的条纹会呈现等间隔的情形, 而且每个相邻的条纹代表相同的厚度间隔.假设横线为标准面, 斜线为一个斜率固定的待测面, 当光线打过来的时候会产生折射现象, 我们在第一个射入点做一条与标准面平行的虚线, 在待测面会有光a反射回去, 在标准面时也会有光b反射回去从图可以看出光线a及b所通过的路径是不同的，而当光程差恰为波长的整数倍时，就可以看到相同间隔的干涉条纹第二个是等倾度干涉条纹, 是由相同角度的光线所形成的干涉条纹, P1这一点有一个干涉条纹, 它的来源是由4条实线所造成的, 而这4条实线对这个物体表面来说, 则是同一个角度的光所造成的, 因为物体为圆形, 所以会造成对称的效果.而4条虚线则是由另一个角度的光所造成的, 并进而产生P2点的一个干涉条纹.因此由同样角度光线形成的干涉条纹我们就称为等倾度干涉条纹,不过在实际的应用上, 等厚度干涉条纹与等倾度干涉条纹是可能同时出现的.2-2-2-1 干涉条纹判断应用实例一干涉条纹判断应用实例：应用一:表面平整性-如果我们想从干涉图了解物体表面的平整性好不好, 可以在干涉图上画一个以中心为准的十字线, 数数看从中心点起, 在X方向上的条纹数及Y方向上的条纹数量有几个,这个量在光学工厂中是最常使用的, 当我们要求师父磨一个镜片时, 就可以告知我们对表面平整性的需求, 在X方向与Y方向上的误差X围容忍度是多少.从图上来看, X方向上有1个条纹, Y方向上则有3个条纹, 也就是说, 这个待测的组件, 在X方向与Y方向上的变化程度不一样, 这个变化程度就定义为表面平整性Surface irregularity同时差异量最大的地方我们定义为: POWER, 也就是Y方向的3, 而irregularity是看X方向与Y方向上的差异量, 也就是2, 所以从上图的干涉条纹我们可以知道待测物的Power为3、irregularity 为2 那到底什么是POWER, 什么是irregularity ? 假设我们看的组件是眼镜的镜片, 从侧面看, 当有光打过来时镜片会聚焦, 不同的弯曲量聚焦的程度就会不一样, 我们称为放大率, , 而面的弯曲程度就定义为POWER. 而在镜片上的X方向与Y方向的弯曲程度会可能不同, 也就是说POWER不一样, 我们就称为Surface irregularity, 现在我们已经知道这个干涉图条纹的表示为3/2, 那么这个数字是代表多少? 他的单位就是波长, 一般的雷射为632.8( )波长, 3/2 的3是指3个波长, 2是指2个波长, 在光学组件的计算之中通常是以波长来表示的.2-2-2-2 干涉条纹判断应用实例一在前面提到在干涉仪量测中多用波长作为单位所以我们还要注意到使用的干涉仪波长是多少假设同一镜片, 由A厂商使用λ=500的干涉仪, 判读数据为3/2, B厂商使用λ=600的干涉仪, 判读数据也是3/2,那么使用500λ干涉仪的A厂商所判读的数据必定是较好的, 因为波长愈短的, 转换为数据时也会相对较小, 所以除了判读干涉图的数据之外, 还要注意干涉所使用的波长是否和要求相符才能得到最正确的结果.2-2-2-3 干涉条纹判断应用实例一接下来的例子, 我们要看的一样是POWER和irregularity我们可以从图A来判读POWER和irregularity 是多少?加上十字坐标之后, X方向上有2.5个条纹, Y方向上则有1.5个条纹, 所以这个镜片的最大弯曲量是2.5, X与Y的差距量是1, 但是这个干涉图的结果却不是2.5/1当X方向与Y方向待测面的弯曲方向相同时, irregularity为2者相减, 但X方向与Y方向待测面的弯曲方向不同时, irregularity则为两者相加.当X方向与Y方向待测面的弯曲方向相同时, POWER取最大值, 但X方向与Y方向待测面的弯曲方向不同时,POWER相减.所以从这个图来判读的irregularity为1.5+2.5=4, X方向与Y方向可以视为同一个面, 所以POWER是2.5-1.5=1, 因此, 我们必须先知道所量测的是什么物体, 否则所求得的数据也有可能是错误的.2-2-2-4 干涉条纹判断应用实例一接下来我们来看看几种常见的干涉条纹：我们要注意的一件事是, 在这些图中的干涉条纹都是由待测物和一个标准平面比较所造成的, 一旦比较条纹变了, 所造成的条纹也会全部改变, 而且相对应的状况也会完全不同.左侧Without tilt为: 当没有倾斜效应进来的时候, 不同的待测面所产生的条纹变化右侧With tilt则是: 当倾斜效应进来的时候, 不同的待测面所产生的条纹变化当待测面为为平面时1或是2, Without tilt 会看不到条纹当待测面为弯曲面3时, Without tilt 会呈现边缘较密, 间距不等的同心圆条纹当待测面是球面4时, Without tilt 则会呈现间距较为相等的同心圆条纹假设标准面为平面, 3的待测物形状可能为双曲线或椭球, 所以厚度变化较为剧烈, 4的待测物则可能为球面或接近球面的形状, 所以在做干涉仪量测, 想判断干涉条纹的形状时, 必须先了解待测物体的形状, 或者是由干涉条纹的形状, 来判断待测物体2-2-2-5 干涉条纹判断应用实例二因为干涉条纹会随着参考面的不同而不同, 所以当我想知道待测面的形状时, 就必须先知道标准面的形状是什么?现在我们以同一形状的待测物-凸透镜为例当待测物为一个球面, 而参考面为一标准平面时,其干涉条纹可能为一同心圆分布, 但若参考面改为标准曲率之球面时,其干涉条纹则可能成为直线分布,发生同一待侧面却有不同干涉条纹分布的原因, 在于干涉条纹所看到的是待侧面与参考面之间的差异,因此, 如果要判断哪一个干涉条纹的待测物是球面, 就必须先了解, 量测时所参考的参考是什么?才能正确藉由干涉条纹判断出待测之面第三章：干涉仪种类3-1 Newton Interferometer干涉仪的种类非常的多, 在这里所介绍的是五种最常见的干涉仪.第1个是Newton Interferometer牛顿干涉仪左边的Quasimonochromatic point source是一个几近单波长的点光源, Quasimonochromatic为单波长的意思, point source是点光源.点光源经过透镜变成平行光后, 打到下方椭圆形待测物上, 这个待测物可能为透镜之类的物体, 待测物下方的平面Optical flat 则是参考面, 通常做为参考面的平整度, 也就是Surface irregularity, 必须要1/10λ以上, 分母愈大就表示其平整度愈3-2 Michelson Interferometer第2个是麦克森干涉仪Michelson Interferometer.当麦克森干涉仪和牛顿干涉仪做比较时, 会发现它并不是一个点光源, 光源有些散开, 光线在经过第一块镜片之后透过中间的分光镜O, 使得一部份的光反射到反射镜M2再反射回分光镜O, 而一部份的光则穿透补偿片C, 到达反射镜M1之后才反射回分光镜O合成同一道光, 并且将结果打到D(Detector)上, 因此我们就可以在Detector上看到一圈一圈的条纹, 也就是干涉图A 了. 所以麦克森干涉仪通常用来量测距离的变化当我们要量测距离时, 只要先量测出原来的干涉条纹A之后, 再将反射镜M2往后移, 量测出干涉条纹B, 然后就可以从条纹A~B的变化算出距离3-3 Fizeau Interferometer (一)第3个是斐洛干涉仪Fizeau Interferometer是目前一般最常见的干涉仪, 也是架构最简单, 量测最方便的一种.左上方的laser becm 雷射光源, 雷射光源是非常好的单波长光源, 经过中间的几道程序之后, 在经过Reference flat 参考面时, 部份光被反射, 部份光则穿透至flat under fest待测面上后再反射回去, 因此我们看到的结果是参考面与待测面的差异, 当参考面不同时, 所测出的待测面条纹也会不同.这种干涉仪的缺点是: 容易受风向、震动、与空气变化等的外力影响, 必须放在密闭室内的防震桌上, 才能清楚看到干涉条纹, 所以又称为非共路径干涉仪.3-3 Fizeau Interferometer (二)Fizeau Interferometer这2种是由2家有名的仪器公司制造的斐洛干涉仪左图是ZYGO公司所制造的斐洛干涉仪,而右图则是VEECO公司的斐洛干涉仪,一般光学公司在采购较好的干涉仪设备时, 通常是以这2家公司的仪器为采购标准.3-4 Mach-Zehnder Interferometer第4个是Mach-Zehnder 干涉仪左下方的光源Extended source, 为一与麦克森干涉仪相似的扩展光源, 光源经过第一个Beam-splitter之后分为二道, 各别经过一片Mirror反射镜, 再经过第二个Beam-splitter合成一道光之后, 将结果打到Detector上.因为中间分为二道光源的关系, 在空间及距离上可以做较大的调整, 所以比较适合量测体积大或穿透性大的物体, 例如: 我们可以用来量测大面积的玻璃.将待测物放在路径上的第一个Beam-splitter与Mirror反射镜之间, 我们就可以看到路径A、路径B与待测物之间的差异.这也是一个非共路径干涉仪, 它的缺点是: 容易受空气变化等的外力影响,优点是: 可以量测体积或面积较大的物3-6 Twyman-Green Interferometer第5个是Twyman-Green 干涉仪Twyman-Green 干涉仪和麦克森干涉仪很相似.当一道光源进来, 经过BEAM EXPANDER将光源变得比较大束后, 经由中间的BEAMSPLITTER 分为二道光, 反射回来之后再回到侦测器,上每种干涉仪都有各自不同的应用X围、方向和限制.第四章：实际检测方法4-1可应用X围干涉仪可以应用的X围:1. 是表面的形状2. 是曲率测试3. 是表面平整度或表粗糙度4. 可以量测玻璃二侧的面是否够平整5. 角度测试, 有些光学组件是有角度的, 可藉此量测其准度6. 应力测试, 例如眼镜或相机镜头, 当必须以其它对象夹住玻璃时, 可以测试该玻璃的变形量.4-2 干涉仪应用于液晶投影机组件检验那么干涉仪到底应用在那些液晶投影机组件的检验:例如: X-cube是液晶投影机中把RGB三个色光合在一起的重要组件, 我们有几种检测它的方式:第1 是量测表面平整性:我们使用的是WYKO 6000的斐洛干涉仪, 仪器的前面标准参考面, 光源由参考面打到待测物的第一个面时会反射, 我们看到的是它的差异度, 也因此可以量测出待测面的表面平整度.并由计算机直接判读出正确的数据结果.如果我们拿一X不透光的白纸遮住其中一边的光, 那么被遮住的部份就不会再有光从下方出现, 而只显示出一部份的反射条纹.第2 是量测内反射面的平整度:光源由参考面打到待测物的第一个面时会反射,但是也可以打进待测物里面, 经由反射的过程再反射回参考面,也就是就, 使用同一个架构可以量测到物体的二面, 那么要知道我们量测的到底是哪一个面? 如果我们拿一X不透光的白纸遮住其中一边的光, 那么被遮住的部份就不会再有光从下方出现, 但会显示出没被遮住的部份反射条纹, 那么所测得的就是表面平整度. 而内反射的光源是由上方打入待测物中, 再经由反射从下方出来, 所以如果我们拿一X不透光的白纸遮住上方的光, 那么就不会再有光从下方出现, 这样就能得知目前所量测的是内反射面平整度了.第3 是量测内反射面的角度误差:这是X-cube的侧面图, 理论上都会尽量要求达到接近90度, 所以我们也可以用干涉仪来量测内反射面的角度误差第4 量测穿透波面的平整度:光在投影机中必须是穿透的, 如果X-cube有一些瑕疵的话, 显示出来的影像就会不漂亮, 所以就必须量测其穿透波的平整度.当光源从上方打出来, 透过待测物打到标准反射镜片时, 再反射回去, 如果待测物的放置位置是平整的, 那么每一道光都会循原来的途径反射回去, 可能会分不清楚到底是哪一个面所产生的干涉条纹. 这时可以调整待测物平台的倾斜度, 使部份光不会进到干涉仪中, 那么就可以很清楚的看到干涉条纹了.Aperture:In television optics, it is the effective diameter of the lens that controls the amount of light reaching the photoconductive or photo emitting image pickup sensorANSI Lumens:ANSI stands for American National Standards Institute. It is a standard for measuring light output. Different lamps play a role on light output. Halogen lamps appear dimmer than another metal-halide, even if the two units have the same ANSI lumen rating. Type of LCD technology (active matrix TFT, Poly-Si, passive), type ofoverall technology (LCD vs. DLP vs. CRT), contrast ratios, among other factors can also affect the end result.ASAP原名为Advanced System Analysis Program，为美国BRO (Breault Research Organization) 公司研发的一套专业光学仿真软件，它可以帮助使用者仿真真实之光学系统，以达到最实际之光学分析结果Dichroic: A mirror or lens that reflects or refracts selective wavelengths of light. Typically used in projector light engines to separate the lamps "white" light into red, green, and blue lightDigital Light Processing (DLP): The mercial name for this technology from Texas Instruments (TI):F-number (f/#) f/# is the ratio of the effictive focal length of an optical system to its clear aperture. For example, a 50mm effictive focal length lens system with a clear aperture of 25mm is f/2.Focal Length (FL)Regarding optical elements and systems: effective focal length (EFL) - Distance from the principle plane to the focal point; front focal length (FFL) - Distance from the vertex of the first lens to the front (left) focal point; back focal length (BFL) - Distance from the vertex of the last lens to the back (right) focal point.LCD: LCD stands for liquid crystal display and es in many forms, sizes, and resolutions. Its primary purpose is to present a digital image for viewing. A mon use of LCDs is as a display on a notebook puterPanel: Also known as a projection panel, LCD projection panel, or plate. The panel is the predecessor of today's projectorsProjector: A projector is a device that integrates a light source, optics system, electronics and display(s) for the purpose of projecting an image from a puter or video device onto a wall or screen for large image viewing.TFT:Thin Film TransistorZoom Lens: A lens with a variable focal length providing the ability to adjust the size of the image on a screen by adjusting the zoom lens, instead of having to move the projector closer or further.ZEMAX：是一套综合性的光学设计软件。

光学干涉测量原理及应用光学干涉测量是利用光学干涉的原理进行精确测量的一种方法。

光学干涉测量最初是由法国物理学家弗朗索瓦·阿拉戈于19世纪初提出的。

经过几十年的发展，现今光学干涉测量已广泛应用于各个领域，如工业制造业、生物医学、地球物理学等。

本文将从光学干涉测量的原理、技术架构、应用等方面进行剖析。

一、光学干涉测量的原理光学干涉测量的原理是利用光的波动特性进行非接触式的测量。

当光线通过介质时，由于介质的折射率发生改变，导致光线产生弯曲，从而出现干涉现象。

光的干涉是波动现象，干涉程度的大小取决于光波的相位差。

若两束光的相位差为0，即两束光的相位完全一致，则会形成明纹条。

若两束光的相位差为π，即两束光相位相反，则会形成暗纹条。

基于这种原理，可以利用光干涉现象进行精确测量。

二、光学干涉测量的技术架构光学干涉测量一般由相干光源、被测物、参考平面反射镜、干涉仪和检测系统等组成，通常需要在实验室等准确的环境中进行。

1. 相干光源相干光源是光学干涉测量的基础，必须保证相干性高，波长稳定，才能得出准确的结果。

常用的相干光源为氦氖激光器、半导体激光器、二极管激光器等。

2. 被测物被测物是光学干涉测量的关键之一，需要对被测物进行纳米级、亚微米级的测量。

常用的被测物有平面、球面、圆柱面等，涵盖了许多领域，如表面形貌测量、运动量测量等。

3. 参考平面反射镜参考平面反射镜是用来将被测物和反射镜所反射的光线合并，使光线趋向于同一平面。

一般采用长凳反射镜。

反射镜的平整度和厚度都会对实验结果造成影响，所以对反射镜的选择和制造都有较高的要求。

4. 干涉仪干涉仪是光学干涉测量中最基础的仪器之一。

干涉仪的作用是将参考光和反射光合并，通过相位差的变化来测量被测物的厚度、形态等。

常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、弗拉门戈干涉仪等。

5. 检测系统检测系统是光学干涉测量的数据处理模块，负责信号采集和处理，以及测量结果的分析和处理。

检测系统的设计极其重要，因为它是决定实验结果准确性的关键要素。

激光干涉仪测量原理及应用激光干涉仪是一种基于干涉原理的精密测量仪器，广泛应用于科学研究、工业制造和医疗领域。

本文将介绍激光干涉仪的测量原理、测量对象以及应用领域。

一、测量原理激光干涉仪利用激光光束的干涉现象进行测量。

首先，通过激光发生器产生一个相干的激光束，然后将光束分为两束，其中一束通过参比光路径传播，另一束通过待测物体的表面反射。

两束光束重新合并后，通过干涉现象形成干涉条纹。

根据干涉条纹的变化，可以计算出待测物体的表面形态、位移或变形信息。

在激光干涉仪中，常用的测量原理有两条著名的分支：相位差法和长度差法。

1. 相位差法相位差法通过测量干涉条纹的相位差来确定待测物体的形态、位移或变形信息。

当待测物体发生形变或位移时，相位差会发生变化。

利用激光干涉仪测量相位差，并通过相位差与位移间的关系，可以获得待测物体的位移信息。

2. 长度差法长度差法通过测量干涉条纹的长度差来确定待测物体的形态、位移或变形信息。

待测物体的表面形态、位移或变形导致光程差的改变，进而影响干涉条纹的长度差。

通过测量长度差，并通过长度差与位移间的关系，可以获得待测物体的位移信息。

二、测量对象激光干涉仪广泛应用于各个领域的测量任务中，包括科学研究、工业制造和医疗领域。

1. 科学研究在科学研究领域，激光干涉仪常用于测量微小位移和形变。

例如，在光学领域，激光干涉仪可用于测量光学元件的表面形态和位移，以及光学系统的变形；在材料科学中，激光干涉仪可用于测量材料的热膨胀、压力变形等。

2. 工业制造在工业制造领域，激光干涉仪被广泛应用于检测和测量任务中。

例如，激光干涉仪可以用于检测零件的形状和尺寸，以确保制造过程的准确性和一致性。

此外，激光干涉仪还可以用于测量机械零部件的运动、振动和变形。

3. 医疗领域在医疗领域，激光干涉仪被应用于眼科手术和体内干涉成像。

在眼科手术中，激光干涉仪可以测量眼角膜的形态和厚度，以辅助眼科医生进行手术；在体内干涉成像中，激光干涉仪可以测量生物组织的纤维结构和表面形态，以帮助医生进行疾病诊断。

相关干涉仪测向原理及实现引言干涉仪在科学研究领域有着广泛的应用，其中之一便是干涉测向技术。

相关干涉仪作为一种精确的测向工具，可以用于确定无线信号的方向和位置。

本文将介绍相关干涉仪的测向原理以及实现方式。

一、相关干涉仪的测向原理相关干涉仪的测向原理基于干涉现象，通过测量信号的相位差来确定信号源的方向。

其工作过程可以分为以下几个步骤：1. 信号接收：干涉仪通过天线接收到来自信号源的无线信号。

天线通常采用阵列天线结构，通过将多个天线组合在一起，可以提高信号接收的灵敏度和方向性。

2. 信号分配：接收到的信号被分配到多个通道上，每个通道连接一个接收器。

通常情况下，会使用相同类型和参数的接收器，并保证它们的性能相一致。

3. 快拍数据记录：接收到的信号在每个通道上以高速率进行采样。

这些数据称为快拍数据，包含信号的幅度和相位信息。

快拍数据记录的时间足够短，以保证在采样期间信号的相位关系保持不变。

4. 数据传输和处理：快拍数据通过高速数据总线传输到信号处理系统中。

数据传输通常采用并行方式，以保证高速率的数据传输。

在信号处理系统中，进行相关运算以计算信号的相位差。

5. 相位差计算：通过对快拍数据进行相关运算，可以确定信号的相位差。

相关运算是一种将两个信号进行相乘并累加的计算方法，可以提取出信号的相位信息。

6. 测向计算：通过相位差的计算结果，可以确定信号源的方向。

测向计算通常使用三角几何方法，结合接收阵列的几何参数，可以计算信号源的方位和仰角。

二、相关干涉仪的实现相关干涉仪的实现需要考虑多个方面的因素，包括硬件设计和软件开发。

下面分别介绍相关干涉仪的硬件和软件实现。

1. 硬件实现硬件实现包括天线设计、信号接收和数据传输等方面。

a. 天线设计：天线设计是相关干涉仪的重要组成部分。

天线应具有良好的方向性和信号接收特性。

常见的天线设计包括线性阵列天线和圆阵列天线。

b. 信号接收：信号接收器通常采用射频前端和模数转换器。

射频前端负责将接收到的信号放大和滤波，模数转换器将模拟信号转换为数字信号。

干涉仪的原理及工业检测干涉仪是一种利用光学干涉原理来测量光程差或者表面形貌的仪器。

它在工业检测领域有着广泛的应用，能够实现高精度的测量和检测。

本文将介绍干涉仪的原理及其在工业检测中的应用。

### 干涉仪的原理干涉仪的原理基于光的干涉现象，即光波的叠加会产生干涉条纹。

干涉仪通常由光源、分束器、样品、合束器和检测器等部分组成。

1. **光源**：干涉仪的光源可以是白光或单色光，常见的光源有白炽灯、氘灯、钠灯等。

光源发出的光线经过准直器后成为平行光束。

2. **分束器**：分束器将光束分为两束，一束作为参考光线直接到达检测器，另一束经过样品后再到达检测器。

3. **样品**：样品可以是待测表面或透明薄膜等，样品对光的干涉会导致干涉条纹的产生。

4. **合束器**：合束器将经过样品和参考光线的光束重新合并，使其干涉后形成干涉条纹。

5. **检测器**：检测器用于接收干涉条纹，常见的检测器有CCD相机、光电二极管等，将光信号转换为电信号进行处理。

### 干涉仪在工业检测中的应用1. **表面形貌检测**：干涉仪可以用来检测各种材料的表面形貌，包括平整度、粗糙度、膜厚等参数。

通过分析干涉条纹的变化，可以实现对表面形貌的高精度测量。

2. **薄膜厚度测量**：在光学涂层、半导体制造等领域，薄膜的厚度是一个重要参数。

干涉仪可以通过测量薄膜对光的干涉效应来确定薄膜的厚度，实现对薄膜厚度的精确控制。

3. **光学元件检测**：光学元件的表面质量对其光学性能有着重要影响。

干涉仪可以用来检测光学元件的表面平整度、波面畸变等参数，保证光学元件的质量符合要求。

4. **薄膜光学涂层检测**：在光学涂层制备过程中，需要对涂层的厚度、均匀性等进行检测。

干涉仪可以实现对薄膜涂层的光学性能进行全面评估，确保涂层质量达到要求。

5. **微观结构表征**：干涉仪还可以用于对微观结构的表征，如微米级的表面形貌、微观薄膜的厚度分布等。

通过干涉仪的高分辨率测量，可以揭示材料微观结构的细节信息。