基于ZEMAX的Fizeau干涉仪模型

摘要：Fizeau干涉仪由于具有参考光与测试光共光程的优点成为多数干涉仪采用的结构形式，对于干涉仪的结构及其影响因素在理论上已进行了较广泛的研究。但如何对Fizeau干涉仪进行仿真是干涉仪检测所面·临的问题。本文首先简要介绍Fizeau干涉仪及相位解包裹的基本原理并利用Matlab编写了基于矩形域的解包裹程序。然后利用Zemax光学设计软件建立起Fizeau干涉仪通用模型，利用四步相移法对干涉仪的面形检测进行仿真并利用编写的解包裹程序计算出待测面的面形。仿真面形检测结果与真实情况一致表明Fizeau干涉仪通用模型能较好的对实际干涉仪面形检测进行仿真。

0.引言

为提高检测的精度干涉检测技术被越来越多的应用于检测领域。Fizeau干涉仪由于具有共光路的特点被广泛采用于干涉检测中。自斐素在1862年提出并应用Fizeau干涉仪以来，Fizeau干涉仪已经有很大的发展。很多文献已经对Fizeau干涉仪的结构及其影响因素已进行了较广泛的研究。ChunshengHuang与R.Jozwicki对Fizeau干涉仪误差传递模型进行了分析，A.E.Lowman等人建立了干涉仪零检测的模型，J.H.Bruning等人对影响干涉仪精度的因素进行了详细的分析，PingZhou也对干涉仪测量过程中各种噪声对干涉仪的影响进行了详细的分析。但在Fizeau干涉仪的通用模型建立及面形检测仿真方面却少有相关文献报道。

本文利用Zemax光学设计软件建立起Fizeau干涉仪通用模型并对模型的仿真质量进行分析，通过四步相移法及编写的解包裹程序获得待测面的面形。设计结果表明Fizeau干涉仪模型能较好的对实际光路干涉情况进行仿真。

1.Fizeau干涉仪基本原理 

图1是Fizeau干涉仪原理光路图。He-Ne激光器输出的单频激光被透镜会聚在位于准直物镜上。从准直物镜出射的平行光束，一部分光到达参考面 后被反射作为参考光束；另一部分光穿过标准参考 镜后至测试面再反射作为测试光束。参考光束和测试光束再通过标准物镜在其焦平面上形成干涉图。

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