激光干涉儀光學(xué)鏡片
激光干涉儀,又稱干涉測量裝�,是一種利用光的干涉原理來測量物體長度、厚�、形狀、折射率等參�(shù)的精密儀�。它廣泛�(yīng)用于工業(yè)、科研和檢測�(lǐng)�,如�(shù)控機床的精度檢測、光�(xué)元件的表面質(zhì)量檢測等。激光干涉儀以激光波長為已知長度,通過邁克爾遜干涉系統(tǒng)或其他形式的干涉光學(xué)系統(tǒng),實�(xiàn)對位移、角�、真平度、真直度等參�(shù)的精確測量�
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工作原理
激光干涉儀是一種高精度的測量儀�,廣泛應(yīng)用于工業(yè)測量和科研領(lǐng)�。根�(jù)其工作原理和特性,激光干涉儀主要可以分為兩大類:單頻激光干涉儀和雙頻激光干涉儀�
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單頻激光干涉儀
從激光器�(fā)出的光束,經(jīng)擴束�(zhǔn)直后由分光鏡分為兩路,并分別從固定反射鏡和可動反射鏡反射回來會合在分光鏡上而產(chǎn)生干涉條�。當(dāng)可動反射鏡移動時,干涉條紋的光強變化由接受器中的光電�(zhuǎn)換元件和電子線路等轉(zhuǎn)換為電脈沖信�,經(jīng)整形、放大后輸入可逆計�(shù)器計算出總脈沖數(shù),再由電子計算機按計算式[356-11]式中λ為激光波�(N為電脈沖總數(shù)),算出可動反射鏡的位移量L。使用單頻激光干涉儀�,要求周圍大氣處于穩(wěn)定狀�(tài),各種空氣湍流都會引起直流電平變化而影響測量結(jié)��
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雙頻激光干涉儀
在氦氖激光器上,加上一個約0.03特斯拉的軸向磁場。由于塞曼分裂效�(yīng)和頻率牽引效�(yīng),激光器�(chǎn)�1�2兩個不同頻率的左旋和右旋圓偏振�。經(jīng)1/4波片后成為兩個互相垂直的線偏振光,再經(jīng)分光鏡分為兩��
一路經(jīng)偏振�1后成為含有頻率為f1-f2的參考光束。另一路經(jīng)偏振分光鏡后又分為兩路:一路成為僅含有f1的光�,另一路成為僅含有f2的光�。當(dāng)可動反射鏡移動時,含有f2的光束經(jīng)可動反射鏡反射后成為含有f2±Δf的光�,Δf是可動反射鏡移動時因多普勒效�(yīng)�(chǎn)生的附加頻率,正負(fù)號表示移動方�(多普勒效�(yīng)是奧地利人C.J.多普勒提出的,即波的頻率在波源或接受器運動時會產(chǎn)生變�)�
這路光束和由固定反射鏡反射回來僅含有f1的光的光束經(jīng)偏振�2后會合成為f1-(f2±Δf)的測量光束。測量光束和上述參考光束經(jīng)各自的光電轉(zhuǎn)換元�、放大器、整形器后進入減法器相�,輸出成為僅含有±Δf的電脈沖信號。經(jīng)可逆計�(shù)器計�(shù)�,由電子計算機進行�(dāng)量換算(�1/2激光波長)后即可得出可動反射鏡的位移量。雙頻激光干涉儀是應(yīng)用頻率變化來測量位移�,這種位移信息載于f1和f2的頻差上,對由光強變化引起的直流電平變化不敏�,所以抗干擾能力強�
它常用于檢定測長�、三坐標(biāo)測量機、光刻機和加工中心等的坐�(biāo)精度,也可用作測長機、高精度三坐�(biāo)測量機等的測量系�(tǒng)。利用相�(yīng)附件,還可進行高精度直線度測量、平面度測量和小角度測量�
激光干涉儀所需光學(xué)鏡片及其作用
激光干涉儀中使用的光學(xué)鏡片主要包括反射鏡、分光鏡、偏振鏡�,在測量過程中分別起著至�(guān)重要的作��
作用:反射鏡用于將激光光束導(dǎo)向特定的路徑,形成參考光束和測量光束。在激光干涉儀中,固定反射鏡和可動反射鏡分別用于形成穩(wěn)定的參考光束和隨被測物體移動的測量光束�
參數(shù)指標(biāo):反射鏡的表面質(zhì)量直接影響干涉條紋的清晰度和測量的精�。因此,反射鏡需要具有高反射�、低散射和低吸收等特��
作用:分光鏡用于將激光光束分為兩�,一路作為參考光束,另一路作為測量光束。同時,它還需要將兩束返回的光重新匯聚,以便進行干涉測量�
參數(shù)指標(biāo):分光鏡的透光率和分光比需要精確控制,以確保兩束光的光強一致且干涉效果良好。此�,分光鏡的表面質(zhì)量和�(wěn)定性也是影響測量精度的�(guān)鍵因素�
作用:在雙頻激光干涉儀�,偏振鏡用于�(chǎn)生和分離不同頻率的圓偏振�,以及將測量光束和參考光束中的光矢量分量進行選擇和調(diào)��
參數(shù)指標(biāo):偏振鏡需要具有高消光比、低插入損耗和�(wěn)定的偏振特�,以確保測量光束和參考光束的偏振狀�(tài)一致且�(wěn)��
激光干涉儀作為一種高精度測量儀器,在工�(yè)生產(chǎn)、科研實驗和精密檢測等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。其測量原理基于光的干涉�(xiàn)�,通過精確控制光學(xué)鏡片的質(zhì)量和性能,實�(xiàn)對位移、角度等參數(shù)的精確測量。在激光干涉儀中,反射鏡、分光鏡和偏振鏡等光�(xué)鏡片是關(guān)鍵部�,它們的性能直接影響測量的精度和�(wěn)定�。因�,在選擇和使用這些光學(xué)鏡片�,需要嚴(yán)格控制其參數(shù)指標(biāo)和制造工藝,以確保激光干涉儀的測量精度和可靠��