1、隨著微電子、微機(jī)械、微光學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，測(cè)量分辨力、范圍、工作距等超精密測(cè)量指標(biāo)在結(jié)構(gòu)表面形貌高精度測(cè)量、凸臺(tái)高度絕對(duì)微位移測(cè)量等幾何量超精密測(cè)量領(lǐng)域有著更高的發(fā)展需求。同步移相干涉技術(shù)具有抗環(huán)境振動(dòng)和高分辨力的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在高精密測(cè)量領(lǐng)域，但是其測(cè)量范圍與測(cè)量分辨力相互限制，很難兼容；差分共焦顯微技術(shù)具有雙極性與零點(diǎn)的特點(diǎn)，在三維掃描與成像領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，但是易受環(huán)境振動(dòng)影響，并且差分光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，針孔探測(cè)位置裝調(diào)困難，一定程

2、度上影響了整體的測(cè)量精度、減小了測(cè)量同步性。為了克服外界環(huán)境振動(dòng)影響，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，研究一種小型化、大測(cè)量范圍和高分辨力的高精度微位移絕對(duì)測(cè)量，本課題把同步移相干涉與差分共焦理論相結(jié)合，將位移變化轉(zhuǎn)變成相位變化，利用差分共焦實(shí)現(xiàn)絕對(duì)位置的粗略測(cè)量，再利用同步移相干涉精確測(cè)量位移值。
　　為了解決上述超精密位移測(cè)量中的問(wèn)題，本課題“光柵分光式移相干涉差分共焦位移傳感技術(shù)研究”的主要完成的工作如下：
　?。?）針對(duì)測(cè)量分辨力與

3、測(cè)量范圍矛盾的問(wèn)題，將差分共焦理論融入到空間同步移相干涉理論中，建立光柵分光式、偏振片組移相的移相干涉差分共焦理論模型，理論分析四通道同步移相干涉原理、基于光瞳移焦的差分共焦原理以及同步移相干涉差分共焦位移測(cè)量特性。
　?。?）為了提高系統(tǒng)抗環(huán)境振動(dòng)的能力，設(shè)計(jì)正交位相型Ronchi光柵，實(shí)現(xiàn)共光軸；設(shè)計(jì)移相器和分瞳式相位光瞳濾波器，使得四束光同時(shí)共面探測(cè)，達(dá)到穩(wěn)定測(cè)量的目的；利用參考面與測(cè)量面的顯微物鏡實(shí)現(xiàn)等傾照明，探測(cè)光強(qiáng)不再

4、是干涉條紋，而是均勻的光斑，提高系統(tǒng)的同步性和穩(wěn)定性。
　　（3）為了擴(kuò)大系統(tǒng)的測(cè)量工作距，結(jié)合差分共焦系統(tǒng)在整體裝置中的作用，在滿足移相干涉測(cè)量周期一半的條件下，適當(dāng)減小差分共焦的分辨力，選取較小數(shù)值孔徑的測(cè)量物鏡，提高系統(tǒng)工作距。
　　最后結(jié)合設(shè)計(jì)的分光光學(xué)元件與移相器、分瞳式光瞳濾波器搭建相關(guān)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)光路的工作特性、穩(wěn)定性、重復(fù)性以及分辨力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：以平面鏡作為被測(cè)面，利用正交相位Ro