平行双步相位移显微干涉测量新方法：基于立方分束器的应用

本文介绍了一种基于立方分束器的并行两步相位移显微干涉测量方法，即Parallel Two-step Phase-shifting Microscopic Interferometry (PPSI)。传统的相位移干涉技术通过在不同时间间隔对同一参考波进行相位调制，以便于复原物体的干涉图。然而，该新方法利用了45度倾斜的立方分束器的独特特性，使得物体和参考光波被复制成两个相互平行的光束。这使得每个光束上可以同时获得具有正交相位偏移的干涉图，从而能够并行地进行相位测量。 通常，两步相位移干涉涉及到两次曝光，每次曝光时物体光经过不同的相位调制，例如经典的Shack-Hartmann法或Zernike波前传感器。而在这种新型PPSI中，由于两个光束的独立操作，可以同时获取两个相位差的干涉图像，这显著提高了数据采集效率，并可能减少系统复杂性和噪声影响。 文章讨论了如何通过改进的算法对这两个并行干涉图进行相位重建，这可能包括利用数字信号处理技术，如自适应滤波或者利用快速傅里叶变换（FFT）来提取相位信息。这种方法对于高精度的应用，如显微镜成像、生物医学检测、纳米尺度测量以及光学计量学等领域有着潜在的优势，因为它允许实时的多通道数据采集和处理，从而节省了时间和资源。 同时，文中还提到了与传统技术（如Simultaneous Phase-shifting Interferometry, SPSI 和 Digital Holography Microscopy, DHM）的比较，这些技术虽然在某些方面有其优势，但并行两步相位移方法在并行性和实时性方面表现出更强的竞争力。 至于Cepheid变星研究中的应用，尽管这部分内容与论文标题的主题有所偏离，但值得注意的是，文章提及的测量恒星直径、校准勒维特定律（Leavitt Law）以及利用Baade-Wesselink方法确定距离的问题，这些都是在天体物理学中使用类似干涉技术的重要应用，特别是对于精确测量距离和理解宇宙膨胀的挑战。 总结来说，本文不仅介绍了并行两步相位移显微干涉技术的新实现，而且还探讨了它在提高测量精度、速度和实用性方面的潜力，这在科学实验尤其是精密测量领域具有重要意义。同时，它也展示了这种技术在其他领域的应用前景，如天文学中的恒星参数测量。