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Lexikon der Optik: Phase-lock-Interferometrie

Phase-lock-Interferometrie (engl., "Interferometrie mit Phasennachstellung"), interferometrisches Echtzeitverfahren zur Bestimmung von Wellenfrontdeformationen. Die Messung der Phase der von der Oberfläche eines Prüflings reflektierten Welle (Abb.) erfolgt über eine Regelschaltung, indem beim Abtasten des Interferenzbildes mit einem photoelektrischen Empfänger die Referenzphase so nachgestellt wird, daß ein aus einem periodischen Signale gewonnenes Regelungssignal auf einem vorgegebenen Werte gehalten wird. Die Größe der nachgeführten Referenzphase ϕ' ist dann gleich der gesuchten (ortsabhängigen) Phase ϕ.

Zur Erzeugung des Regelungssignals wird die Referenzphase zusätzlich mit einer kleinen Amplitude a gewobbelt: ϕRef(t)=asinΩt+ϕ'(t). In einem Zweistrahlinterferenzbilde wird die Intensität I gemessen; sie lautet an einem festen Orte I(t)=I0[1+Vcos(ϕ-ϕ'(t)-asinΩt)], wobei I0 die mittlere Intensität und V die Sichtbarkeit des Interferenzbildes bedeuten.

Das zu I(t) proportionale photoelektrische Signal wird einem phasenempfindlichen Gleichrichter zugeführt. Dessen Ausgangspegel IΩ ist proportional zu der Amplitude des mit der Wobbelspannung in Phase befindlichen Anteils des Eingangssignals. Nach (2) gilt daher IΩ∝asin(ϕ-ϕ'). IΩ wird Null für ϕ-ϕ'=Nπ (N ganz). In der Umgebung der Nullstellen 2Nπ erhält man ein vorzeichenrichtiges Regelsignal zur Variation von ϕ' in Abhängigkeit vom Abtastorte und damit ϕ.

Die Abb. zeigt eine Prinzipschaltung für ein Michelson-Interferometer. Das Stellglied ist eine piezoelektrische Keramik, die allerdings nur einen kleinen Phasenhub erlaubt, weshalb elektronische Sonderlösungen bei größeren Phasenvariationen nötig sind. In einem solchen Falle müssen elektronisch die mod2π-Sprünge gezählt und vorzeichenrichtig gespeichert werden, um den tatsächlichen Phasenwert zu berechnen.



Phase-lock-Interferometrie: Prinzipschaltung eines Phase-lock-Interferometers.

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