[发明专利]基于广义相移数字全息的微小位移测量方法

摘要

基于广义相移数字全息的微小位移测量方法，它涉及精密测量技术领域；通过使用广义相移数字全息实验光路和广义相移干涉术相移抽取算法，编写程序实现抽取相移的精确算法。通过算法的实现找到条纹变化与参考光相移之间的关系，获取精确的相移值，利用相移值与反射镜的微小位移的关系式，推算出目标反射镜移动的微纳米尺度的位移。本发明所述的基于广义相移数字全息的微小位移测量方法，精度可以达到纳米量级，广义相移数字全息实验光路的搭建比较简单，采用的相移抽取的精确算法在实现相移值得抽取时比较容易。

主权项

基于广义相移数字全息的微小位移测量方法，其特征在于它包含如下步骤：(1)、采用十字干涉光路，半导体激光器出射的激光经过针孔滤波与透镜准直后成为均匀的平面波数束，经过分束器分为物光和参考光，参考光经过第一反射镜反射后再次进入分束器后透射入CCD；物光经过第二反射镜时反射后进入分束器中被分束器反射至CCD中，最终两束光在CCD中形成干涉；(2)、采用三幅干涉图进行相移的抽取。通过记录面上的物波和参考光的复振幅，可以得到第N幅全息图的干涉条纹分布公式为：计算时取出三幅干涉图，设定第一幅干涉图参考光δ1＝0，第二幅的参考光相位δ2为α1，则第三幅干涉图的参考光相位为α2，这时还有：上述式中I1,I2,I3,Io,Ir分别是第一幅、第二幅、第三幅干涉图的光强及物光和参考光的光强；再通过引入一个共同的中间变量将这三个变量化简为：p＝csin(α1/2)q＝csin(α2/2)r＝csin[(α1+α2)/2]从而可以求出中间变量之间的关系式为：c＝2pqr[2(p2q2+p2r2+q2r2)‑(p4+q4+r4)]‑1/2从上述式中我们可以求出要求的相移值公式为：α1＝2arcsin(p/c),α2＝2arcsin(q/c)(3)、利用计算机的CCD数据采集软件来采集待测物体位移变化前后的干涉图，通过研究所获得的干涉条纹骨架抽取算法。用软件编制程序读取多幅干涉图，在编制的程序中用平均值函数得到每幅干涉图中的条纹变化。在寻找条纹变化与参考光相移之间的关系时，从所有的干涉图中选取第一张干涉图、最后一张干涉图和中间的干涉图并对所选取的干涉图设置相应的光强I1、I2、I3，然后利用广义相移数字全息干涉术相移值精确抽取算法，计算出实验光路中的相移值然后使用公式：将该公式推导为：最后将激光波长和步骤(2)的公式计算所得相移值代入上述公式中，即可求得微小位移值。