光的干涉在双远心镜头研发中的作用

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  • 来源:光虎光电科技(天津)有限公司

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  • 发布时间:2021-10-22 05:23:05

物理学中,干涉是两列或两列以上的波在空间中相遇时发生叠加或抵消从而形成新的波形的现象。光也是一种波,在特定情形下,光也能发生干涉现象,在现代工业中常用于精密检测——如双远心镜头的镜片检测,激光干涉仪也被誉为“最精密的尺子”。




研究历史

光的干涉,最早是1801年,由英国物理学家托马斯杨(1773—1829)在实验室中观测得到。这就是历史上著名的双缝干涉实验,这个实验成功证明了光具有波动性,因为光的干涉现象是波动独有的特征,如果光真的是一种波,就必然会观察到光的干涉现象。





光的干涉发现后,科学家们得出了一个结论,光是一种概率波,具有波粒二象性,即光具有粒子的特性,又具有电磁波的特性。之后德布罗意提出物质波假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。

1887年迈克尔逊和莫雷使用了光研究以太是否存在。他们以光波长作尺子刻度测量了水平面和垂直面的光速之差,第一次否定了以太的存在。他们利用的是光的干涉现象,这就是光学干涉仪的诞生。

现代工业中光的干涉的应用

在现代工艺中,人们常常利用光的干涉来解决现实中的多种复合的或者复杂问题。利用光的干涉原理可以在工程技术中处理大量问题,例如:它既可以测量光波的波长、透明介质的折射率又可以确定电磁波的发射源头方位,并可以较为精确地测量工件的平整度以及薄膜的厚度,从而被广泛应用于镀膜技术中。

在实际工艺当中,科研人员们利用光的干涉来进行精度测量。例如:检定螺旋测微器(即千分尺)、精确测定光学部件的曲率半径、检测特殊精密零件以及测量微小楔角等。

以下是X射线干涉仪几何示意图,X射线干涉术是一种高精度的检测技术,精度可以达到10弧度。







干涉技术在双远心镜头研发中的应用

干涉技术能用来检测镜片面型,镜片面型对于镜头来说很重要,特别是精度很高的双远心镜头,对表面的平整度要求很高,肉眼很难看得出来,因此需要用到干涉的方法。

光虎视觉采用激光干涉仪对每个镜头的镜片面型进行检测,可以得到镜片的相关截面和粗糙度参数,并且不会对镜片造成损害。这种方法,对每支双远心镜头的质量做出了保障。




干涉技术也能用来检测镀膜的厚度,镀膜是在镜片表面镀上非常薄的透明薄膜,一般使用光学干涉测厚仪来检测镀膜的厚度。

镀膜的厚度单位一般使用的是微米,其厚度非常小,传统方法无法在不损害镜片的前提下精准测量,而镀膜的厚度又对产品质量有着极其重要的影响,它能减少光的反射,增加透光率,抗紫外线并抑制耀光、鬼影。

光学干涉测厚仪的原理是等厚干涉,使用的是白光光源,发射一束白光至薄膜表面,通过检测反射光的干涉条纹,即可测量出薄膜的厚度。


【来源:光虎视觉内部培训资料】

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