文献综述
- 课题背景
干涉技术和干涉仪在光学测量中一直占有重要的地位。随着科技的发展，天文、航天等领域对于光学元件面型精度的要求越来越高，干涉测量技术以其非接触式的高精度测量方法，受到绝大多数光学元件加工厂商的青睐。自从20世纪60年代激光器问世，20世纪70年代各种新型光电子器件的涌现，以及数字图像处理技术的发展，使这种非接触式的高精密测量方法获得更加广泛的应用。传统的干涉测量方法都是通过直接判读干涉条纹或者序号来获取需求的信息。由于多种因素，传统干涉测量不准确度只能做到lambda;/10 – lambda;/20（峰谷值偏差)。20世纪70年代以来，出现了一种高精度的干涉测量技术，该技术采用精密移相器，将激光技术、电子学、计算机技术等结合，以制造出可实时、快速测量的移相干涉仪。移相干涉测量技术通过多幅相位变化的干涉图，从中处理出被测波面各点出的相位分布，对波面分析精度高，其测量不准确度可达lambda;/50以上，大大拓展了测量范围，促进现代光学制造技术的发展。
环境扰动尤其是振动对于干涉测量的影响始终是一大难题。为降低振动对干涉测量的影响，必须对干涉仪使用环境提出严格要求，或修建大型气垫、减振地基或者平台等，导致耗费大量资金在搭建环境平台上。因此在上世纪90年代，众多国内外研究者相继提出移相干涉的自适应抗振技术。自适应抗振干涉总体思路是通过预先对环境振动的测量然后对其进行补偿的方法。常见的方法可分为机电调制法、光波频率调制法以及声光、电光调制法。然而上述移相干涉技术大多在时域进行相移，即分时采集干涉图样，因此在不同时刻采集的图样会受到不同的振动影响，从而影响测量精度。
同步移相干涉测量技术是移相干涉测量技术的重要研究方向。同步移相干涉技术可以同一时刻获得多幅干涉图，由相减相除的原理避免振动等因素对多幅干涉图的影响，从而提高测量精度。目前国内对于同步移相干涉测量技术的研究较少涉及，更是很少推出商品化的高精度同步移相干涉仪。加之现有的同步移相干涉技术中大多干涉光路采用泰曼型结构，然而泰曼型对光路结构的摆放要求过高，也不适合进行长腔测量。因此对斐索型同步移相测量技术的研究至关重要。
- 移相干涉测量原理
移相干涉原理是在干涉仪的参考光路中引入一个有序的相位调制，使干涉条纹随着这个有序的调制而作出相应的变化，使干涉场中任一点的光强呈余弦变化[1-3]。在这一过程中，通过光电传感器从测量干涉场内各点交流的相位差信号中提取3幅以上的不同移相干涉图形，将干涉光强数字化后经由计算机按一定数学模型进行计算处理并提取被检测的相位分布，由此得到被测表面的面型及其他参数。系统采用相减和相除等信号处理方法，能有效消除干涉测量系统中固定的系统误差，并可部分减小电噪声、振动等随机误差的影响。
以参考光相位调制为例，设两相干涉的参考波面和测试波面的复振幅分布分别为：
WR(x,y)=(x,y)·eidelta;t (2.1)
WT(x,y)=b(x,y)·ei2kS(x,y) (2.2)
式中，(x,y),b(x,y)为别表示参考波面和测试波面的振幅；k为波矢，k=2pi;/lambda;;S(x,y)为被测面的面形，delta;t表示参考光相位调制的变化。干涉场的光强分布可表示为：
I(delta;t)=|WR WT|2=I0·{1 gamma;cos[2kS-delta;t]} (2.3)
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