分析了几种应用于纳米精度测量的光干涉技术工作原理、应用限制及研究现状,包括X射线干涉仪、干涉仪及激光外差干涉技术。

在研究泰曼-格林相位偏移干涉仪测量原理基础上,分析了位移驱动器移相误差对五幅移相计算结果的影响,一阶线性误差和二阶非线性误差是相位偏移干涉测量技术中产生相位误差的主要因素;提出了五幅算法移相误差补偿技术,该方法直接从相位偏移干涉图中计算移相过程中存在的一阶及二阶移相误差,对五幅算法结果进行误差修正;采用玻璃平晶为测试对象,建立了泰曼-格林干涉仪移相误差补偿原理试验系统.试验结果表明在同时存在一阶移相误差及二阶移相误差情况下,采用提出的移相误差补偿方法可以将位移测量精度提高6倍,相当于采用氦氖激光器的倍程干涉仪中位移精度达到1.0nm.

在相位偏移干涉测量技术中,一阶线性和二阶非线性移相误差是产生相位检测误差的主要因素.在研究移相误差对相位偏移干涉法测量精度影响的基础上,提出五步移相算法一阶线性和二阶非线性移相误差补偿技术.该方法从相位偏移干涉图中拟和出移相过程中存在的移相误差,对五幅算法结果进行误差修正.试验证明移相器存在10%一阶线性误差和1%二阶非线性误差时,五幅算法相位检测误差为0.12弧度;采用该补偿方法可以将相位测量精度减少到0.02弧度,相当于采用氦氖激光器的倍程干涉仪中位移测量精度从6.0nm提高到1nm.