干涉比例因子与波前测试

1   引言

在激光干涉仪用于表面面形和各类波前的测试中，有一个叫做干涉比例因子的参数（Intf Scale Factor），当测试不同的指标时，这个参数的取值是不同的。实际中，经常发生因为该参数设置不合适，导致测试结果不准确的现象。在本篇中，我们会详细的介绍一下，干涉比例因子的具体用途是什么，为什么它的默认参数是0.5，以及对于特定的光路，该干涉比例因子该如何设置，从而厘清它的使用场景，确保实际测试结果的正确性。

2   干涉比例因子的用途

在之前的文章里我们提到，干涉仪会将光束分成两个波面，一个是参考波面，另一个是测试波面。两个波面走过不同的光程后，汇合到一起，发生干涉现象，形成干涉条纹。干涉条纹的形状，是由两个波面的光程差来决定的。

对于干涉仪而言，当其接收到测试波面的时候，它不知道这个测试波面走过了怎样的路程。比如，测试波面可能是由一个反射镜直接反射回来的，也可能是穿过了一个透射窗口后再被原路反射回来的，还有可能，测试波面是经过了若干个角度的折转之后，回到干涉仪的。因此，为了准确的反馈测试者期待的测试指标，有必要设置一个干涉比例因子的参数，使得在不同的光路结构配置下，通过调整干涉比例因子的数值，来获得测试指标的真实数值大小。

3   为什么干涉比例因子的默认值是0.5

在干涉仪软件中，默认干涉比例因子的数值是0.5，为什么会这样呢？我们以一个常见的表面面形测试的例子来说明一下。在测量一个平面镜的面形时，光路设置如下图所示：

在上图中，测试者可能想关注的是被测表面的面形误差分布，我们通过图示来看一下，光束在照射到被测表面时，所经过的路径，假定被测平面上有一个凹坑，那么光束的传播如下图所示：

在上图中，来自干涉仪的平面波，会首先接触到被测平面的平坦的部分，并开始被反射，而在凹坑的位置，光束会接着向前行进，当接触到凹坑的最深处的时候，被平面平坦部分反射的光束已经向回行进了等同于凹坑深度的路程，因此，当凹坑处的光束从凹坑里被反射出来的时候，对应被测平坦平面部分的光束，已经明显领先凹坑处光束了，领先的路径长度，是凹坑深度的2倍。所以，干涉仪接收到的反射波面，是被测元件表面面形的2倍，为了体现被测平面的凹坑的真实深度，干涉仪需要对反射回的反射波面，做1/2倍的处理，来表征被测平面的实际面形。由于常规情况下，测试被测面面形的场合比较多，所以干涉比例因子的默认值取为0.5。

4   常见的光路结构与对应的干涉比例因子

在下面的表格中，给出了Fizeau干涉仪常用的测试光路配置，与对应的干涉比例因子。

在这里，对上面的表格做一个总结：

     A、当直接测试被测元件的时候，测试面形误差，比例因子取0.5，测试反射波前，比例因子取1.0。

     B、当测试窗口的透射波前时，测试双通透射波前误差，比例因子取1.0。测试单通透射波前误差时，比例因子取0.5。我们通常所说的透射波前测试，一般是指单通透射波前。

     C、当光束在被测表面上有θ角度的折转时，测试表面的面形误差时，比例因子取1/4 cosθ，测试反射波前误差时，比例因子取1/4

cosθ。

5   结语

通过本文的阅读，我们对利用激光干涉仪中干涉比例因子的概念和用途有了更多的了解。在测试不同的指标时，选用的干涉比例因子的数值是不同的，所以我们需要在测试前，确认图纸上需要的是怎样的测试指标。相信大家在经过本次的知识学习后，再通过实际的实践，就可以很好的掌握这个参数的设置规则，从而完成测试任务了。

作者QQ及微信：49922779