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薄膜干涉在检查光学元件表面时应用的分析与探讨

2012-12-18 09:58
逆光飞舞
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  制造光学元件时, 常常需要得到十分精确的平面、球面等, 为此我们必须检查元件表面的质量,最简单的方法是用样板检验。我们通过观察干涉条纹的形状来判断被检表面的缺陷,从而进行相应的磨制, 最终达到我们的标准要求。

  在制造光学元件时,常常需要得到十分精确的平面、球面等,为此我们必须检查元件表面的质量,最简单的方法是用样板检验。下面笔者对此问题做以分析和探讨。

  1.检查平面的平整度

  如图1(a)所示,若被检查的表面A是不规则的平面,则可在A上放一标准样板B,使其一端P相接触,另一端Q处垫一薄片,这样便在A、B两表面间得到一个空气的劈形薄膜。若薄膜很薄,光在薄膜表面的入射角又不大(通常我们采用单色光垂直入射)的情况下,等厚条纹定域在膜的表面,故眼睛注视薄膜表面就可看到等厚干涉条纹,通过观察干涉条纹形状来判断被检表面的缺陷,从而进行磨制以最终达到要求。

  1.1 若观察到的等厚条纹是如图 1(b)所示的平行于尖劈棱边的等间距的直线条纹,则表明表面是精确的平面。

  1.2 观察到的等厚条纹是如图1(c)所示有局部弯向棱边,这表明在工件表面的相应位置处有一条垂直于棱边的不平纹路,下面我们做以具体分析,我们知道,同一等厚条纹应对应相同的空气厚度,所以在同一条纹上,弯向棱边的部分和直的部分所对应的空气厚度应该相等。本来越靠近棱边膜的厚度应越小,而现在在同一条纹上近棱边处和远棱边处厚度相等,说明工件表面的纹路是凹下去的,即在工件表面有一垂直于棱边的凹痕。没凹痕的深度为△h,由图(1c)可知 AD/AB=AE/AC,而AC为相邻干涉条纹对应的空气厚度之差,即为λ /2,而 AE 即使凹痕的深度△h,故a/b=△ h/(λ /2),即△h=(a/b)(λ/2)。同理,若观察到的等厚条纹有局部远离棱边方向发生弯曲,如图1(d)所示,则表明工件表面有一垂直于棱边的凸痕,凸起的高度应为?h=(a/b)(λ/2)。

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