ZEMAX基于偏振移相的斐索型同步移相干涉测试技术的研究(3)
3）基于光栅的移相干涉方法。
1.3.1 基于棱镜分光的移相干涉方法
在基于棱镜分光的移相干涉方法中，在 1984年，R. Smythe 和R. Moore 提出了一种基于
偏振分光移相的干涉仪[7]
，其基于泰曼—格林干涉系统。在这个系统中，利用λ/2波片、分束
镜、偏振分束镜将光线分为四组，每组之间相位相差90°，并利用 4个CCD相机分别采集干
涉图像。在 1991年，Chris L. Koliopoulos 也提出了类似结构的干涉仪[8]
，同样采用了四步移
相的方法，他使用了偏振光学元件来保证相位差的准确性，这样在较强环境振动中也可以获
得高对比度的干涉图像。在 2003年，N. R. Sivakumar 等人对迈克尔逊干涉仪进行了改进，利
用分束镜分光和波片移相，使四束光线光程几乎相等[9]，确保了测量精度。在 2005年， Hagyong
Kihm 和 Seung-Woo Kim 设计了一种移相器，即综合了分束镜、波片和偏振分束镜的一种特
殊的棱镜，使入射光通过它后被分成四束光线，并且使得光束之间的相位差为 90°，然后同时
被一个 CCD 相机拍摄，这就解决了拍摄时间不同步、CCD 之间光电性能不一致或光学元件
不一致而引入误差的问题[10]。在2007年，James E. Millerd 还发明了一种运用在斐索型干涉仪上的空间移相器，实现同步移相干涉[11]
。由于斐索性干涉仪是共光路干涉的系统，可以自行消除由光学元件带来的波面畸变，提高了测量准确性。在 2009 年，Liang-Chia Chen 等人利用
偏振分束镜和棱镜的组合，来获得三幅分别具有 90°、180°和 270°相移的干涉图像，加上 0°的干涉图像进行分析处理，用以检测三文面形[12]。在国内，北京工业大学的刘世炳、贺雪鹏利用分光镜设计了一套同步干涉测量系统[13]。而上海光学精密机械研究所的曾爱军等人，在Chris L. Koliopoulos 等一些人研究的基础上，发明了一种结构简单、控制精确的新型空间移相
器[14]。
1.3.2 基于相位掩膜板的移相干涉方法
在基于相位掩膜板的移相干涉方法中，在 2004年，James E. Millerd 等人提出了利用相位掩膜板来获得相移的方法 。在掩膜板上有若干组移相单元，每组各有四个移相单元，可在
各组光束中分别引入0°、90°、180°和270°的相移。通过CCD 相机并被拍摄之后，再对像素
进行重新组合，获得四幅干涉图像。
1.3.3 基于光栅的移相干涉方法
基于光栅的移相干涉方法首先来源于1983年Osuk Y. Kwon 提出的一种干涉仪[16]。在这种干涉仪中利用了衍射光栅使入射光产生衍射，获得了-1 级、0 级和+1 级的衍射光，且不同
的衍射级次具有不同的相位。在这里，光栅既起到了衍射分光的作用，又起到了产生相位差
的作用。 Andrea Hettwer 和Jochen Kranz 等人提出了一种基于泰曼—格林干涉仪的系统[17, 18]。
该系统也使用了光栅来进行分光和移相，并利用三步移相算法来对原来的波面进行复原。D.
G. Abdelsalam等人利用相位龙基光栅进行分光， 获得了四束不同相位的相干光场[19]
。 在国内，也有钱克矛等人利用相位龙基光栅来获得四幅恒定相位差的干涉图，由此对被测物体的相位
分布进行计算，从而实现在动态过程中对相位进行实时测量，并在马赫—曾德干涉系统和散
斑干涉系统中成功应用此方法进行了测量工作[20, 21]。
1.4 本课题的主要工作
本课题主要对移相干涉技术进行研究，学习各种产生移相的方法并比较其特点，然后根
据本课题的实际要求，选择合适的移相方法，研究一个具体的移相干涉测试系统，并利用