菲索式激光干涉仪，白光干涉轮廓仪在光学计量检测领域有非常广泛的应用。作为光学检测设备，形貌横向光学分辨能力，肯定是一个关键指标。不同的应用对检测结果的细节分辨能力有不同的要求。比如在高能激光项目中（Zygo 光学加工和计量在“国家点火装置”NIF中的应用），除了需要检测低频形貌误差以外，中频误差和高频粗糙度也是必须要检测的。这就对干涉仪的“细节分辨能力”提出了更高的要求。

ZYGO公司除了基础型号, 分辨率1K*1K激光干涉仪，还有多种高分辨率型号。如2.3K*2.3K Verifire HD 甚至3.4K*3.4K 的 Verifire HDX型号，专门用于中频误差测试需求。

面对如此多的型号选择，各位小伙伴常常会有这样的疑问：

• 不同分辨率干涉仪测试出的结果，谁说了算呢？

• 我的应用该选那个型号分辨率的干涉仪？
  

• 用什么参数指标能具体量化，测试“光学分辨率”的要求？

• 对于”光学分辨率“要求，激光干涉仪有没有一个可以测试校验的具体参数或指标，能良好描述不同型号的对应的“光学分辨能力”呢？
  

让我们从比较两幅“数据地图”开始吧！

这是两次不同分辨率条件下测量的结果。明显右面高分辨率模式下，测到表面更多的细节。也正是由于其结果包括了一些低分辨模式未能测到的细节，高分辨率模式测得的PV和RMS数值结果更大。

但那种模式测得更准呢？是不是一定右边“高分辨率”型号干涉仪的测试结果更靠谱呢？

让我们试着换一个角度，来看这个问题。借用时域上信号处理的频率的概念，我们也可以对一幅数据地图，按空间频率的概念进行分析和处理。如果将在X或者Y方向上，将在很小的尺度上就完成了Z轴高度上的一个周期变化的信号分量称为空间高频信号，而在XY方向上很大尺度上才完成一个周期Z轴起伏变化的信号分量，称为空间低频信号；这样我们就能在频域这个全新视角上作分析了。

将刚才两次测试结果按”空间频域“作傅立叶变换。低分辨率模式下（上图），由于系统分辨率限制，在短于1mm空间波长，或者超过1周期/毫米的空间频率的频域范围上，系统无法分辨，因而测试结果频谱图在这一频段，能量急剧下降到零，几乎没有测到信息。而高分辨模式下（下图），由于能良好分辨这一空间频率，所以在频谱图上可以清楚看到，高于这一空间频率时，测试结果还包括很多能量，很多信息。

干涉测量中，我们往往更关注宏观上孔径尺寸的要求。比如为了测全100mm孔径的光学表面，就需要至少4英寸100mm的干涉仪主机来测量。但往往忽略了相对微观上测试需求的定义。样品表面纹理实际包含的信息，理论上讲可以向微观，高空间频率无限延展，而光学检测设备都有光学分辨率限制，都是在一个空间频率窗口上检测样品的。

干涉仪的孔径和分辨率，决定了它能够测试的空间频率窗口。同一样品表面在不同的空间频率窗口下，形貌和相关数值结果是不一样的。高分辨干涉仪频率窗口比低分辨率干涉仪更宽，测到更多高频信息，所以形貌细节，数值结果才会不同。

如图，原始的数据从空间频谱上覆盖了自40um空间波长到78mm空间波长。如果分别作78mm-10mm，10mm-1mm，1mm-0.04mm的带通滤波，可以看到基于不同空间频率窗口的表面形貌呈现出完全不同的形态。

打个比方，如果把绵延百里，山峦叠嶂的一座山脉看作一副“数据地图”；那拔地而起的主峰，在方圆百里才完成一个起伏，这算得是低频信号；山中小溪，沟壑，十数米见宽，算得是中频信号；而遍布山上的迎客松或者青青小草，不过一米见方或者更小，这样的形貌就算是高频了。基本分辨率仅仅能看出整体山峰的形状，主峰高度（低频信号）；好一些的分辨率就能看清山谷中有几条小溪，是不是沟壑纵横（中频信号）；那更好的分辨率甚至能看出满山长的是”迎客松“还是”青草地“（高频信号）。

那到底不同分辨率干涉仪测试出的结果，谁说了算呢？

不同分辨率，甚至孔径的干涉仪，其检测的空间频率的窗口是不同的；不同的干涉仪采取了不同频段的样品表面信息，自然结果有所不同。两个测试结果都有它们各自的意义。

如果将高分辨率和低分辨结果作合理滤波，都选取同样空间频率窗口，而且不同的干涉仪系统在这个频率窗口上都能良好分辨，那在这样滤波后，高分辨率和低分辨率的结果就可以良好关联比对了。

所以对应某些特殊的应用，干涉仪检测还需要定义-测试需要良好分辨的最小空间频率。这样才能更全面描述测试需求，更准确选择计量设备和方案。

不同的原理，不同型号的计量检测设备，通常都适用于那些空间频率段的检测呢？光学计量设备有没有一个可以测试校验的具体参数或指标，能良好描述不同空间频率下系统分辨能力呢？

期待下期内容！

资讯来源于ZYGO在线