Методы расширения динамического диапазона при интерференционных измерениях

Одним из факторов, сдерживающих широкое распространение измерительных интерференционных систем, является ограниченный диапазон измерений. По интерференционной картине фазовые значения могут однозначно восстанавливаться только в пределах периода. Причина этого — периодический характер зависимости интенсивности интерферограммы от фазовой разности интерферирующих волновых фронтов. Значение периода полос определяется разностью фаз, при которой регистрируемая интенсивность меняется от минимума до максимума. Величина периода (цена интерференционной полосы) пропорциональна длине волны источника освещения, она зависит от угла между интерференционными полосами и коэффициента пропускания среды.

Погрешность измерений интерференционных систем в настоящее достигает Х/50 … ХУ 100 при цене полосы, равной длине волны (к ~ 0.5 мкм). Использование существующих методов устранения фазовой неоднозначности позволяет восстановить фазовое распределение по полю с диапазоном не более десятка полос. При десяти полосах возможный диапазон измерений составит 5 мкм. Это очень мало для измерения объектов с формой, значительно отличающейся от плоской или сферической. Увеличение цены полосы приводит к снижению погрешности. Поэтому в настоящее время интерференционные системы используются в основном для анализа объектов простой формы. Если форма исследуемых волновых фронтов значительно отличается от плоской или сферической, приходится применять дорогостоящие компенсирующие элементы.

В настоящее время проблема фазовой неоднозначности окончательно не решена. Разработка новых методов увеличения диапазона очень важна, поскольку при удачном решении этой задачи значительно расширится область применения интерференционных систем. Чем в большем диапазоне будет устранена фазовая неоднозначность, тем больше диапазон измерений. При увеличении диапазона до сотен длин волн появляется возможность использовать интерференционные оптические системы для исследования объектов сложной формы с диффузной поверхностью без наличия дополнительных компенсирующих элементов.

Проблема фазовой неоднозначности возникает не только при использовании оптических интерференционных методов, но и при любых фазовых методах измерений (акустических, измерениях в радиодиапазоне). Ниже рассматриваются способы устранения фазовой неоднозначности на примере оптических систем. Однако эти способы можно без ограничения общности перенести и на другие фазовые методы измерений.

В тексте наряду с термином «устранение фазовой неоднозначности» используются аналогичные выражения — «расширение области фазовой однозначности», «устранение 2л-неоднозначности».