CN104655290A - 斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置及测试方法，涉及光干涉测试领域，方法步骤为：首先，在斐索型干涉测试光路中，采用不同中心波长的两个可调谐激光器作为光源同时进行工作，通过波长调谐实现干涉移相，经二向色镜分光后，利用探测器采集到的两种波长下的移相干涉图对移相步进量进行标定，保证两种波长下的移相步进量分别为π/2和-π/2；其次，作为光源的两个可调谐激光器按照标定后的移相步进量进行移相，通过探测器采集两路干涉光叠加后形成的莫尔条纹干涉图，该干涉图包含了合成波长的相位信息；最后，对探测器采集的移相莫尔条纹干涉图采用双波长移相干涉算法得到被测相位信息。本发明可扩大干涉测量的面形范围，且干涉图处理算法简单。

Description

斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及光干涉测试领域，特别是一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置及其方法。

背景技术

斐索型干涉仪是一种常用的等厚型干涉仪，具有参考光与测试光共光路的特点，可以用于平面、球面及非球面的面形测量，球面曲率半径的测量以及各种透镜、棱镜、光学***的波面传输质量的测量。

移相干涉是一种精密光学干涉测量技术，采用精密的移相器件在参考光路中有序地引入特定移相值，改变参考光与测试光的相位差来实现相位调制，利用探测器(如CCD)采集数字化的干涉图，通过不同的波面求解算法准确计算出干涉图中所包含的波面信息，测量精度可达到1/50波长。常见的移相方法有压电陶瓷(PZT)移相、旋转偏振器件(波片、偏振片)移相、移动衍射光栅或者倾斜平板移相、波长移相等。

移相干涉仪通常是采用单一波长作为光源，具有较高的测量精度和较好的测量重复性，但是其测量范围较小，适用于连续表面和台阶高度小于0.5波长的不连续表面。在台阶面的面形检测过程中，被测台阶高低差较大，导致相邻像素的相位差大于π超过其测量范围，无法正确恢复出台阶的高度。

为了扩大单波长移相干涉仪的测试范围，Yeou-Yen Cheng等人在《Two-wavelength phase shifting interferometry》(APPLIED OPTICS,24(23):4539-4543,1984)中提出了双波长移相干涉测试方法，利用合成波长技术来检测误差较大的面形，解决了传统单波长干涉测试出现的2π模糊问题。针对合成波长相位的误差放大效应，Yeou-Yen Cheng等人随后在其《Multiple-wavelengthphase-shifting interferometry》(APPLIED OPTICS,24(6):804-807,1985)一文中提出以合成波长相位数据修正单波长相位数据，在保证单波长移相干涉测试精度的前提下，扩大了单波长移相干涉术的测量范围。传统的双波长移相干涉测试装置一般采用压电陶瓷(PZT)移相，该方法存在不同波长下的PZT移相误差。针对不同波长下的移相误差问题，Joanna Schmit在《Two-wavelength interferometricprofilometry with a phase-step error-compensating algorithm》(OpticalEngineering,45(11):115602_1-115602_3,2006)中针对双波长移相干涉测试过程中两种波长下的PZT移相校准误差问题，提出采用对移相校准误差不敏感的8步移相算法来求解两种波长下的相位值，但计算过程复杂且其移相误差补偿存在一定的范围。为了从硬件方面解决双波长移相误差问题，Michael B.North-Morris在《Phase-Shifting Multi-Wavelength Dynamic Interferometer》(Proceedings of SPIE,Vol.5531:64-75,Bellingham,WA,2004))中设计了一种双波长动态干涉检测装置，直接在CCD前放置像素级的相位掩膜实现同步移相，通过对掩膜板进行消色差设计实现不同波长下的同步移相，但其对掩膜板的设计加工要求很高，结构安装复杂且后续信息处理繁琐。Youichi Bitou在《Two-wavelength phase-shiftinginterferometry using an electrically addressed liquid crystal spatial light modulator》(APPLIED OPTICS,44(9):1577-1581,2005)中设计了一种基于空间光调制器(EA-SLM)移相的双波长干涉测试装置，实现了两种波长下相反方向的精确等步长移相，采用传统移相算法直接提取合成波长相位数据，但其装置因包含大量偏振器件和衍射元件而结构显得复杂。D.G.Abdelsalam在《Two-wavelength in-linephase-shifting interferometry based on polarizing separation for accurate surfaceprofiling》(APPLIED OPTICS，55(33):6153-6161,2011)中提出的双波长干涉仪采用偏振分光光路设计，基于马赫泽德干涉光路结构，采用闭环控制的PZT实现在两种波长下的精确移相，分辨率为1nm，解决了不同波长下移相校准误差问题，但其对PZT的要求极高且价格昂贵。田爱玲等人在其专利《一种大范围高精度的面形检测装置及其检测方法》(申请号201310044110.3)中描述了一种双波长移相干涉测试装置，采用可调谐范围大于30nm的变频激光器分别在两个中心波长处实现波长移相干涉，分别得到移相干涉图，基于莫尔条纹理论相乘叠加干涉图，在频域内低通滤波得到包含合成波长相位的干涉光强图，最后采用移相算法提取合成波长相位。由于采用的是一个变频激光器在两个中心波长处分别实现波长移相干涉，因此这种方法比较耗时。另外，该装置需要对叠加的干涉光强图进行频谱低通滤波处理，滤波器的选择会降低测试数据的精度，且处理过程复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置及其方法，能够快速准确提取合成波长相位的大范围高精度的数字波面测试装置，以扩大单波长干涉测试装置的测量范围和传统双波长移相干涉仪采用PZT移相时会引入不同波长下的移相误差问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置包括中心波长为λ₁的可调谐激光器、第一扩束镜、第一分光棱镜、标准镜、被测镜、中心波长为λ₁的可调谐激光器、第二扩束镜、第二分光棱镜、第一分光镜、第一成像透镜、第一CCD探测器、第二成像透镜、第二CCD探测器、第三成像透镜、第三CCD探测器和截止波长为λ₃的二向色镜，其中λ₁≠λ₂，min(λ₁,λ₂)<λ₃<max(λ₁,λ₂)；依次设置中心波长为λ₁的可调谐激光器、第一扩束镜和第一分光棱镜，它们所在的光轴为第一光轴；依次设置第二分光棱镜、第一分光镜、截止波长为λ₃的二向色镜、第三成像透镜和第三CCD探测器，它们所在的光轴为第二光轴；依次设置中心波长为λ₂的可调谐激光器、第二扩束镜、第二分光棱镜、第一分光棱镜、标准镜和被测镜，它们所在的光轴为第三光轴；依次设置第一分光镜、第一成像透镜和第一CCD探测器，它们所在的光轴为第四光轴；依次设置截止波长为λ₃的二向色镜、第二成像透镜和第二CCD探测器，它们所在的光轴为第五光轴，第一光轴和第二光轴分别与第三光轴垂直，第四光轴和第五光轴分别与第二光轴垂直，第一分光镜与垂直方向的第二光轴夹角为45°，截止波长为λ的二向色镜与垂直方向的第二光轴夹角为135°；由中心波长为λ₁的可调谐激光器发出的波长为λ₁的激光经第一扩束镜扩束准直后变成准直的大口径平行光束，该平行光束经第一分光棱镜反射至标准镜和被测镜，形成了波长为λ₁的激光调谐移相干涉测试光路；由中心波长为λ₂的可调谐激光器发出的波长为λ₂的激光经第二扩束镜扩束准直后变成准直的大口径平行光束，该平行光束经第二分光棱镜和第一分光棱镜入射至标准镜和被测镜，形成了波长为λ₂的激光调谐移相干涉测试光路；入射至标准镜和被测镜的波长为λ₁和λ₂的光波经标准镜和被测镜后反射，透过第一分光棱镜后被第二分光棱镜反射至第一分光镜，经第一分光镜后分为两束，一束为第一反射光，另一束为第一透射光，第一反射光最后经第一成像透镜被第一CCD探测器所采集形成了λ₁和λ₂干涉光叠加后的莫尔条纹移相干涉图采集光路，第一透射光透过第一分光镜后入射至截止波长为λ₃的二向色镜，第一透射光经截止波长为λ₃的二向色镜后分为两束，一束波长为λ₂的第二反射光，另一束为波长为λ₁的第二透射光，第二反射光经第二成像透镜最终被第二CCD探测器采集形成实现λ₂精确移相控制的信号采集光路，第二透射光经第三成像透镜最终被第三CCD探测器采集形成实现λ₁精确移相控制的信号采集光路。

上述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特点在于当λ₁﹤λ₃﹤λ₂，二向色镜为低通二向色镜，即小于截止波长λ₃的λ₁光波可以透过二向色镜而大于截止波长λ₃的λ₂光波会被二向色镜反射。当λ₂﹤λ₃﹤λ₁，二向色镜为高通二向色镜，即大于截止波长λ₃的λ₁光波可以透过二向色镜而小于截止波长λ₃的λ₁光波会被二向色镜反射。斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置采用中心波长为λ₁的可调谐激光器和λ₂的可调谐激光器按照λ₁和λ₂分别为π/2和-π/2的相移步进量进行波长移相，同步对被测镜进行波长移相干涉检测，采用第一CCD探测器采集λ₁和λ₂干涉光叠加后的莫尔条纹移相干涉图。

上述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置的测试方法，其步骤如下：

步骤一：在斐索型干涉测试光路中，采用中心波长为λ₁和λ₂的两个可调谐激光器作为光源同时进行工作，中心波长为λ₁的可调谐激光器按照π/2理论移相步进量进行波长调谐实现干涉移相，中心波长为λ₂的可调谐激光器按照-π/2理论移相步进量进行波长调谐实现干涉移相，经二向色镜分光后，利用CCD探测器分别采集得到两种波长下的单波长移相干涉图，通过对两种波长下的单波长移相干涉图进行移相步进量计算求解，确定各自波长下的实际移相步进量，根据与理论移相步进量比较的差值控制可调谐激光器电源，改变激光器的输入电流，改变激光器的输出频率，得到两种波长下分别为π/2和-π/2的移相步进量，完成双波长下的移相步进量同步标定；

步骤二：作为光源的两个可调谐激光器按照步骤一中标定得到的移相步进量进行波长移相，通过CCD探测器采集两路干涉光叠加后形成的4帧莫尔条纹移相干涉图，每帧干涉图中包含了合成波长的相位信息；

步骤三：对CCD探测器采集的4帧莫尔条纹移相干涉图采用双波长移相干涉算法得到被测相位信息。

其中，步骤二中的莫尔条纹移相干涉图的光强信息为：以中心波长分别为λ₁和λ₂的激光调谐光源同时进行波长移相干涉测量，则第k步移相干涉莫尔条纹图的光强信息为：

$I_k=I_a+I_b\cos [\frac{2\mathrm{\&pi;h}(x,y)}{{\mathrm{\&lambda;}}_1}+\frac{2\mathrm{\&pi;h}(x,y)}{{\mathrm{\&lambda;}}_2}+\frac{1}{2}k({\mathrm{\&delta;}}_1+{\mathrm{\&delta;}}_2)]\&times;\cos [{\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{eq}}+\frac{1}{2}k({\mathrm{\&delta;}}_1-{\mathrm{\&delta;}}_2)]$

其中，k为4帧莫尔条纹移相干涉图的序号，即k=1、2、3、4，I_a为背景光强，I_b为光强调制度，h(x,y)为干涉腔长，h(x,y)包含了被测面的面形信息，φ_eq为合成波长相位数据，即步骤三中对莫尔条纹移相干涉图处理的双波长移相干涉算法为：

由于两种波长下的移相步进量分别为π/2和-π/2，则第k步移相干涉莫尔条纹图的光强信息表达式中中的移相步进量为0，其值与移相步进量无关，而包含合成波长相位的后一项中的移相步进量为π/2，则第k步移相干涉莫尔条纹图的光强信息为：

$I_k=I_a+I_b\mathrm{cis}[\frac{2\mathrm{\&pi;h}(x,y)}{{\mathrm{\&lambda;}}_1}+\frac{2\mathrm{\&pi;h}(x,y)}{{\mathrm{\&lambda;}}_2}]\&times;\cos [{\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{eq}}+(k-1)\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]$

则采用传统四步移相干涉算法即可提取合成波长的相位φ_eq的信息，即相位解包后得到被测面的面形信息。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)针对传统双波长移相干涉测试装置采用PZT移相而引起的不同波长下移相误差的问题，采用中心波长不同的两个可调谐激光器各自实现变频波长移相，可以控制不同波长下的精确移相。同时，无需推动移相器件，不会引入PZT移相造成的不同波长下的移相误差。

(2)针对传统双波长移相干涉测试装置采用两种波长光源依次工作，需要依次分别进行移相标定的问题，采用中心波长不同的两个可调谐激光器同时工作，通过二向色镜进行分光，分别得到λ₁和λ₂的移相干涉图，经过计算机处理后分别输出信号至λ₁的可调谐激光器控制电源和λ₂的可调谐激光器控制电源，控制λ₁的可调谐激光器和λ₂的可调谐激光器实现精确波长移相，确保λ₁和λ₂的相移步进量分别为π/2和-π/2，同步完成对双波长下的移相标定。

(3)针对传统双波长移相干涉测试装置采用两种波长光源依次进行两种波长下的干涉测试，得到各波长下的相位数据后才能求解合成波长的相位数据的问题，采用中心波长不同的两个可调谐激光器同时工作，进行波长调谐移相测试，对两种波长测试干涉图叠加后的莫尔条纹图直接处理，提取合成波长相位数据，合成波长相位数据的提取过程快速简单。

附图说明

图1为根据本发明所述斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置原理示意图。

具体实施方式

结合图1，本发明一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特征在于：包括中心波长为λ₁的可调谐激光器1、第一扩束镜2、第一分光棱镜3、标准镜4、被测镜5、中心波长为λ₁的可调谐激光器6、第二扩束镜7、第二分光棱镜8、第一分光镜9、第一成像透镜10、第一CCD探测器11、第二成像透镜13、第二CCD探测器14、第三成像透镜15、第三CCD探测器16和截止波长为λ₃的二向色镜12，其中λ₁≠λ₂，min(λ₁,λ₂)<λ₃<max(λ₁,λ₂)；依次设置中心波长为λ₁的可调谐激光器1、第一扩束镜2和第一分光棱镜3，它们所在的光轴为第一光轴；依次设置第二分光棱镜8、第一分光镜9、截止波长为λ₃的二向色镜12、第三成像透镜15和第三CCD探测器16，它们所在的光轴为第二光轴；依次设置中心波长为λ₂的可调谐激光器6、第二扩束镜7、第二分光棱镜8、第一分光棱镜3、标准镜4和被测镜5，它们所在的光轴为第三光轴；依次设置第一分光镜9、第一成像透镜10和第一CCD探测器11，它们所在的光轴为第四光轴；依次设置截止波长为λ₃的二向色镜12、第二成像透镜13和第二CCD探测器14，它们所在的光轴为第五光轴，第一光轴和第二光轴分别与第三光轴垂直，第四光轴和第五光轴分别与第二光轴垂直，第一分光镜9与垂直方向的第二光轴夹角为45°，截止波长为λ的高通二向色镜12与垂直方向的第二光轴夹角为135°；由中心波长为λ₁的可调谐激光器1发出的波长为λ₁的激光经第一扩束镜2扩束准直后变成准直的大口径平行光束，该平行光束经第一分光棱镜3反射至标准镜4和被测镜5，形成了波长为λ₁的激光调谐移相干涉测试光路；由中心波长为λ₂的可调谐激光器6发出的波长为λ₂的激光经第二扩束镜7扩束准直后变成准直的大口径平行光束，该平行光束经第二分光棱镜8和第一分光棱镜3入射至标准镜4和被测镜5，形成了波长为λ₂的激光调谐移相干涉测试光路；入射至标准镜4和被测镜5的波长为λ₁和λ₂的光波经标准镜4和被测镜5后反射，透过第一分光棱镜3后被第二分光棱镜8反射至第一分光镜9，经第一分光镜9后分为两束，一束为第一反射光，另一束为第一透射光，第一反射光最后经第一成像透镜10被第一CCD探测器11所采集形成了λ₁和λ₂干涉光叠加后的莫尔条纹移相干涉图采集光路，第一透射光透过第一分光镜9后入射至截止波长为λ₃的二向色镜12，第一透射光经截止波长为λ₃的二向色镜12后分为两束，一束波长为λ₂的第二反射光，另一束为波长为λ₁的第二透射光，第二反射光经第二成像透镜13最终被第二CCD探测器14采集形成实现λ₂精确移相控制的信号采集光路，第二透射光经第三成像透镜15最终被第三CCD探测器16采集形成实现λ₁精确移相控制的信号采集光路。

本装置选择中心波长λ₁为687nm的可调谐激光器1和λ₂为633nm的可调谐激光器6作为光源，其中可调谐激光器1的可调谐波长范围为682～692nm，可调谐激光器6的可调谐波长范围为632.5～635nm，二向色镜12为截止波长λ₃=638nm的高通二向色镜，具体测试过程如下：

步骤一：在斐索型干涉测试光路中，采用中心波长λ₁为687nm的可调谐激光器1和λ₂为633nm的可调谐激光器6同时进行工作，其中可调谐激光器1按照π/2理论移相步进量进行波长调谐实现干涉移相，可调谐激光器6按照-π/2理论移相步进量进行波长调谐实现干涉移相，两种波长叠加后的光波经高通二向色镜12分光后，波长λ₁为687nm的光波经成像透镜15被第三CCD探测器16采集得到λ₁为687nm下的单波长移相干涉图，波长λ₂为633nm的光波经成像透镜13被第三CCD探测器14采集得到λ₂为633nm下的单波长移相干涉图，通过对两种波长下的单波长移相干涉图进行移相步进量计算求解，确定各自波长下的实际移相步进量，根据与理论移相步进量比较的差值控制可调谐激光器电源，改变激光器的输入电流，改变激光器的输出频率，得到λ₁为687nm和λ₂为633nm下分别为π/2和-π/2的移相步进量，完成双波长下的移相步进量同步标定；

步骤二：作为光源的可调谐激光器1和可调谐激光器6按照步骤一中标定得到的移相步进量进行波长移相，通过第一CCD探测器11采集两路干涉光叠加后形成的4帧莫尔条纹移相干涉图，每帧干涉图中包含了合成波长的相位信息；

步骤三：对第一CCD探测器11采集的4帧莫尔条纹移相干涉图采用双波长移相干涉算法得到被测相位信息，相位解包后求解出被测面的面形。

本装置选择中心波长λ₁为633nm的可调谐激光器1和λ₂为816nm的可调谐激光器6作为光源，其中可调谐激光器1的可调谐波长范围为632.5～635nm，可调谐激光器6的可调谐波长范围为815～825nm，二向色镜12为截止波长λ₃=805nm的低通二向色镜，具体测试过程如下：

步骤一：在斐索型干涉测试光路中，采用中心波长λ₁为633nm的可调谐激光器1和λ₂为633nm的可调谐激光器6同时进行工作，其中可调谐激光器1按照π/2理论移相步进量进行波长调谐实现干涉移相，可调谐激光器6按照-π/2理论移相步进量进行波长调谐实现干涉移相，两种波长叠加后的光波经低通二向色镜12分光后，波长λ₁为633nm的光波经成像透镜15被第三CCD探测器16采集得到λ₁为633nm下的单波长移相干涉图，波长λ₂为816nm的光波经成像透镜13被第三CCD探测器14采集得到λ₂为816nm下的单波长移相干涉图，通过对两种波长下的单波长移相干涉图进行移相步进量计算求解，确定各自波长下的实际移相步进量，根据与理论移相步进量比较的差值控制可调谐激光器电源，改变激光器的输入电流，改变激光器的输出频率，得到λ₁为633nm和λ₂为816nm下分别为π/2和-π/2的移相步进量，完成双波长下的移相步进量同步标定；

步骤二：作为光源的可调谐激光器1和可调谐激光器6按照步骤一中标定得到的移相步进量进行波长移相，通过第一CCD探测器11采集两路干涉光叠加后形成的4帧莫尔条纹移相干涉图，每帧干涉图中包含了合成波长的相位信息；

步骤三：对第一CCD探测器11采集的4帧莫尔条纹移相干涉图采用双波长移相干涉算法得到被测相位信息，相位解包后求解出被测面的面形。

Claims (8)

1.一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特征在于：包括中心波长为λ₁的可调谐激光器(1)、第一扩束镜(2)、第一分光棱镜(3)、标准镜(4)、被测镜(5)、中心波长为λ₁的可调谐激光器(6)、第二扩束镜(7)、第二分光棱镜(8)、第一分光镜(9)、第一成像透镜(10)、第一CCD探测器(11)、第二成像透镜(13)、第二CCD探测器(14)、第三成像透镜(15)、第三CCD探测器(16)和截止波长为λ₃的二向色镜(12)，其中λ₁≠λ₂，min(λ₁,λ₂)<λ₃<max(λ₁,λ₂)；依次设置中心波长为λ₁的可调谐激光器(1)、第一扩束镜(2)和第一分光棱镜(3)，它们所在的光轴为第一光轴；依次设置第二分光棱镜(8)、第一分光镜(9)、截止波长为λ₃的二向色镜(12)、第三成像透镜(15)和第三CCD探测器(16)，它们所在的光轴为第二光轴；依次设置中心波长为λ₂的可调谐激光器(6)、第二扩束镜(7)、第二分光棱镜(8)、第一分光棱镜(3)、标准镜(4)和被测镜(5)，它们所在的光轴为第三光轴；依次设置第一分光镜(9)、第一成像透镜(10)和第一CCD探测器(11)，它们所在的光轴为第四光轴；依次设置截止波长为λ₃的二向色镜(12)、第二成像透镜(13)和第二CCD探测器(14)，它们所在的光轴为第五光轴，第一光轴和第二光轴分别与第三光轴垂直，第四光轴和第五光轴分别与第二光轴垂直；由中心波长为λ₁的可调谐激光器(1)发出的波长为λ₁的激光经第一扩束镜(2)扩束准直后变成准直的大口径平行光束，该平行光束经第一分光棱镜(3)反射至标准镜(4)和被测镜(5)，形成了波长为λ₁的激光调谐移相干涉测试光路；由中心波长为λ₂的可调谐激光器(6)发出的波长为λ₂的激光经第二扩束镜(7)扩束准直后变成准直的大口径平行光束，该平行光束经第二分光棱镜(8)和第一分光棱镜(3)入射至标准镜(4)和被测镜(5)，形成了波长为λ₂的激光调谐移相干涉测试光路；入射至标准镜(4)和被测镜(5)的波长为λ₁和λ₂的光波经标准镜(4)和被测镜(5)后反射，透过第一分光棱镜(3)后被第二分光棱镜(8)反射至第一分光镜(9)，经第一分光镜(9)后分为两束，一束为第一反射光，另一束为第一透射光，第一反射光最后经第一成像透镜(10)被第一CCD探测器(11)所采集形成了λ₁和λ₂干涉光叠加后的莫尔条纹移相干涉图采集光路，第一透射光透过第一分光镜(9)后入射至截止波长为λ₃的二向色镜(12)，第一透射光经截止波长为λ₃的二向色镜(12)后分为两束，一束波长为λ₂的第二反射光，另一束为波长为λ₁的第二透射光，第二反射光经第二成像透镜(13)最终被第二CCD探测器(14)采集形成实现λ₂精确移相控制的信号采集光路，第二透射光经第三成像透镜(15)最终被第三CCD探测器(16)采集形成实现λ₁精确移相控制的信号采集光路。

2.根据权利要求1所述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特征在于：第一分光镜(11)与垂直方向的第二光轴夹角为45°，截止波长为λ的二向色镜(12)与垂直方向的第二光轴夹角为135°。

3.根据权利要求1所述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特征在于：当λ₁﹤λ₃﹤λ₂，二向色镜(12)为低通二向色镜。

4.根据权利要求1所述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特征在于：当λ₂﹤λ₃﹤λ₁，二向色镜(12)为高通二向色镜。

5.根据权利要求1所述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置，其特征在于：采用中心波长为λ₁的可调谐激光器(2)和λ₂的可调谐激光器(8)按照λ₁为π/2以及λ₂为-π/2的相移步进量进行波长移相，同步对被测镜(5)进行波长移相干涉检测，采用第一CCD探测器(11)采集λ₁和λ₂干涉光叠加后的莫尔条纹移相干涉图。

6.基于权利要求1所述的斐索型双波长激光调谐移相干涉测试装置的测试方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一：在斐索型干涉测试光路中，采用中心波长为λ₁和λ₂的两个可调谐激光器作为光源同时进行工作，中心波长为λ₁的可调谐激光器按照π/2理论移相步进量进行波长调谐实现干涉移相，中心波长为λ₂的可调谐激光器按照-π/2理论移相步进量进行波长调谐实现干涉移相，经二向色镜分光后，利用CCD探测器分别采集得到两种波长下的单波长移相干涉图，通过对两种波长下的单波长移相干涉图进行移相步进量计算求解，确定各自波长下的实际移相步进量，根据与理论移相步进量比较的差值控制可调谐激光器电源，改变激光器的输入电流，改变激光器的输出频率，得到两种波长下分别为π/2和-π/2的移相步进量，完成双波长下的移相步进量同步标定；

步骤二：作为光源的两个可调谐激光器按照步骤一中标定得到的移相步进量进行波长移相，通过CCD探测器采集两路干涉光叠加后形成的4帧莫尔条纹移相干涉图，每帧干涉图中包含了合成波长的相位信息；

步骤三：对CCD探测器采集的4帧莫尔条纹移相干涉图采用双波长移相干涉算法得到被测相位信息。

7.根据权利要求6所述的一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试方法，其特征在于：步骤二中的莫尔条纹移相干涉图的光强信息如下：

以中心波长分别为λ₁和λ₂的激光调谐光源同时进行波长移相干涉测量，则第k步移相干涉莫尔条纹图的光强信息为：

$I_k=I_a+I_b\mathrm{cis}[\frac{2\mathrm{\&pi;h}(x,y)}{{\mathrm{\&lambda;}}_1}+\frac{2\mathrm{\&pi;h}(x,y)}{{\mathrm{\&lambda;}}_2}]\&times;\cos [{\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{eq}}+(k-1)\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]$

其中，k为4帧莫尔条纹移相干涉图的序号，即k=1、2、3、4，I_a为背景光强，I_b为光强调制度，h(x,y)为干涉腔长，h(x,y)包含了被测面的面形信息，φ_eq为合成波长相位数据，即 ${\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{eq}}=2\mathrm{\&pi;h}(x,y)(\frac{1}{{\mathrm{\&lambda;}}_1}-\frac{1}{{\mathrm{\&lambda;}}_2}).$

8.根据权利要求6所述的一种斐索型双波长激光调谐移相干涉测试方法，其特征在于：步骤三中对莫尔条纹移相干涉图处理的双波长移相干涉算法为：

由于两种波长下的移相步进量分别为π/2和-π/2，则第k步移相干涉莫尔条纹图的光强信息表达式中中的移相步进量为0，其值与移相步进量无关，而包含合成波长相位的后一项中的移相步进量为π/2，则采用传统四步移相干涉算法即可提取合成波长的相位φ_eq的信息，相位解包后得到被测面的面形信息。