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激光干涉儀的原理是怎樣的?

更新時(shí)間:2022-03-09點(diǎn)擊次數(shù):7001

激光干涉儀是在單頻激光干涉儀的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種外差式干涉儀。和單頻激光干涉儀一樣,激光干涉儀也是一種以波長(zhǎng)作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)被測(cè)長(zhǎng)度進(jìn)行度量的儀器。


激光干涉儀可以在恒溫,恒濕,防震的計(jì)量室內(nèi)檢定量塊,量桿,刻尺和坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。它既可以對(duì)幾十米的大量程進(jìn)行精密測(cè)量,也可以對(duì)手表零件等微小運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精密測(cè)量,既可以對(duì)幾何量如長(zhǎng)度、角度.直線度、平行度、平面度、垂直度等進(jìn)行測(cè)量,也可以用于特殊場(chǎng)合,諸如半導(dǎo)體光刻技術(shù)的微定位和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上記錄槽間距的測(cè)量等等。


激光干涉儀的原理:

激光干涉儀的原理是建立在塞曼效應(yīng)、牽引效應(yīng)和多普勒效應(yīng)的基礎(chǔ)之上的。在全內(nèi)腔He-Ne激光器上加約0.03T的軸向磁場(chǎng),由于塞曼效應(yīng)和牽引效應(yīng),發(fā)出一束含有兩個(gè)不同頻率的左旋和右旋圓偏振光,它們的頻率差大約是1.5MHz左右。這束光經(jīng)1/4波片之后成為兩個(gè)互相垂直的線偏振光,再經(jīng)平行光管準(zhǔn)直和擴(kuò)束。從平行光管出來(lái)的這束光經(jīng)過(guò)析光鏡反射出一小部分作為參考光束通過(guò)45°放置的檢偏器。并由馬呂斯定律可知,兩個(gè)垂直方向的線偏振光在45°方向上投影,形成新的線偏振光并產(chǎn)生拍頻。這個(gè)拍頻頻率恰好等于激光器所發(fā)出的兩個(gè)光頻的差值即(f1-f2),約為1.5MHz。經(jīng)光電元件接受進(jìn)入前置放大器和計(jì)算機(jī)。


另一部分透過(guò)析光鏡沿院方向射向偏振分光棱鏡?;ハ啻怪钡木€偏振光f1和f2被分開。f2射向參考立體直角錐棱鏡后返回,f1透過(guò)偏振分光棱鏡到立體直角錐棱鏡——測(cè)量棱鏡,這時(shí)如果它以速度v運(yùn)動(dòng),那么f1的返回光便有了變化成為(f1±Δf)。這束光返回后重新通過(guò)偏振分光棱鏡并與f2的返回光會(huì)合,然后到45°放置的檢偏器上產(chǎn)生拍頻被光電元件接收,進(jìn)入前置放大器和計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行比較,計(jì)算它們之間的差值±Δf(即多普勒頻差)。進(jìn)而可以根據(jù)立體直角棱鏡移動(dòng)度數(shù)和時(shí)間求得被測(cè)長(zhǎng)度。


激光干涉儀中,起到了調(diào)頻的作用,被測(cè)信號(hào)只是疊加在這一調(diào)頻副載波上,這副載波與被測(cè)信號(hào)一起均被接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。


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