二维快速傅里叶变换在干涉图相位提取中的误差分析

简介：
本研究探讨了二维快速傅里叶变换（2D-FFT）技术在处理光学干涉图时用于相位提取过程中的误差来源及其影响，旨在为提高相位测量精度提供理论指导和实践参考。 通过基于ZYGO干涉仪实测的干涉图，并采用二维快速傅里叶变换（FFT）方法提取相位数据，与相移干涉法测量结果进行对比分析，探讨了影响FFT法相位提取精度的因素，包括边缘误差、窗函数选择、滤波器设计优化以及干涉图延拓等。研究发现，在直接使用二维FFT处理时，干涉图像边缘0.05R环形区域的相位提取误差最大，并且这一部分的误差对整个测量结果有决定性影响。虽然改变窗函数可以改善局部的边缘效应，但效果有限；而优化滤波器设计能在一定程度上减少这种边缘误差。值得注意的是，通过延长干涉图能够显著降低这些边界处的误差问题，在连续光学面检测中被认为是最有效的提升二维FFT法相位提取精度的方法之一。 此外，当载波频率设定为干涉图像空间分辨率的1/13到1/3时，可以得到较为准确的结果。在这一范围内，测量结果中的峰值谷值（PV）误差能够控制在λ/20以内；随着载波条纹数目的增加，在提高细节分辨能力的同时也能获得更精确的数据。