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光纤点衍射干涉仪波面参考源研究
摘要：光纤点衍射干涉仪是利用光的衍射原理构建的干涉仪，适用于大范围波前的测试。本论文主要研究了光纤点衍射干涉仪中的波面参考源，通过分析其原理及优缺点，探讨了其在实际应用中的效果和局限性。结果表明，波面参考源具有光源方便、光场稳定、固定位置方便等优点，但对于纵向非相干光、差通道干涉等场景存在一定局限性。
关键词：光纤点衍射干涉仪；波面参考源；相干性；干涉
1、绪论
随着科技的不断进步，对光学测试的需求越来越高。尤其是在精密制造、高精度测量等领域，对大范围波前的检测要求极高，传统的微分干涉仪、激光干涉仪等在面对高速运动、振动等复杂场景时，往往无法达到高精度测量或测试的要求。光纤点衍射干涉仪是一种针对大范围波前测试的干涉仪，目前已有广泛应用。而波面参考源是光纤点衍射干涉仪中的重要组成部分之一，对其测试效果至关重要。
2、光纤点衍射干涉仪的构成
光纤点衍射干涉仪是一种干涉型测试仪器，由于其在测试过程中无需在待测物上接触或贴附传感器，因此具有优异的测试范围和灵敏度。它由光纤探头、衍射片和CCD相机三部分组成。其中，光纤探头负责采集待测物表面反射的光信号并将其传递给CCD相机，衍射片则将采集的信号分成几个部分，通过差通道干涉实现波前测试，由CCD相机对对比后的图像进行采集和处理。
3、波面参考源的原理和分类
波面参考源是指在光纤探头的前端，通常是与探头保持一定角度的光源。在光纤探头接收到反射光后，通过波面参考源将光线导向至衍射片上的参考面（或参考平面），与探头接受反射光与探头发射的参考光实现差通道干涉，由此得到待测物的波前信息。
波面参考源可以根据使用的光源不同而分为激光光源和白光光源。激光光源主要包括红光激光、绿光激光和蓝光激光，不同颜色的激光光源可以在不同的测试条件下实现高精度测量。而白光光源则主要采用微光源或者LED等，应用范围相对较窄。同时，波面参考源也可以按照传递光线的方式进行分类，一般分为自由空间波面参考源和光纤内波面参考源。自由空间波面参考源实际上就是在光纤探头的前端添加一个光学元件导向光线，光纤内波面参考源则是采用光纤中的表面或端面作为参考面。
4、波面参考源的优缺点与应用范围
波面参考源是光纤点衍射干涉仪中的核心组成部分之一，其使用具有一定的优点和局限性。
优点
(1) 光源方便。激光光源和LED等白光光源都比较容易获得，相比于其他光学测试仪器的高功率激光器、干涉仪只需要使用较弱的光，因此波面参考源的光源选择具有很大灵活性。
(2) 光场稳定。在使用过程中，由于光源的选择，波面参考源产生的光场稳定，相较于激光干涉仪等干涉仪，波面参考源的光场波动相对会比较小，因此可以获得更加稳定的波前测试结果。
(3) 固定位置方便。光纤点衍射干涉仪由于可以采用多种形式的探头，可以灵活地针对不同形态的测试物体进行位置和方向固定，使波面参考源的位置固定也更加方便。
局限性
(1) 高要求的相干性。波面参考源需要保持与检测光源的相干性，因此在进行波前测试时，相干光源与待测物体的相干性对测试结果的影响较大，会对测试结果产生一定的影响。
(2) 对于纵向非相干光的局限性。在实际的测试过程中，有时会遇到纵向的非相干光，此时波front参考源的测量精度可能会受到影响。
(3) 差通道干涉的局限性。波面参考源采用差通道干涉实现波前测试，而对于一些场景特别复杂的测试物体，差通道干涉的稳定可能会受到影响，限制了波面参考源的应用范围。
5、结论
通过对光纤点衍射干涉仪中的波面参考源进行分析、探讨其原理和分类等，可以看出，波面参考源在实际应用中相对于其他光学测试仪，具有光源方便、光场稳定、固定位置方便等优点。但是，由于波面参考源对相干性的要求较高、对纵向非相干光的局限性以及差通道干涉的局限性等问题也制约了其在实际应用中的使用。因此，在使用波面参考源进行波前测试时，应根据不同测试场景的不同要求和针对不同的测试物体，选择合适的波面参考源并进行相应的优化设计。