一文带你了解激光干涉仪
激光干涉仪是一种利用波(通常是光波、无线电波或声波)干涉现象的测量仪器，测量可以包括波本身的某些特性以及波与之相互作用的材料。也被用来描述使用光波研究位移变化的技术。这种位移测量干涉法广泛应用于精密加工中的标定和机械级运动控制。
激光干涉仪发射单一频率光束射入线性干涉镜，然后分成两道光束，一道光束(参考光束)射向连接分光镜的反射镜，而第二道透射光束(测量光束)则通过分光镜射入第二个反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，重新汇聚之后返回激光器，其中会有一个探测器监控两道光束之间的干涉。
若光程差没有变化时，探测器会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。若光程差有变化时，探测器会在每一次光程变化时，在相长性和相消性干涉的两极之间找到变化信号，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。
激光干涉仪是以波长为基本计量单位的，多波长激光器的发展，是实现不同长度“尺子”的基础。激光器可以稳定地输出多种波长的激光，利用光学拍波技术，可以将这些单波长合成为一组波长相近、间隔均匀的“合成波长链”。“合成波长链”是一个塔形结构，塔顶是高一级合成波，其波长长，塔底则是单波长。测量时，干涉仪以不同波长的激光工作，从长波开始，逐级下降，直至单波长。的测量结果是在各种波长干涉下的一组剩余相位，以此可推导出总测量长度，由于每次的测量值都是剩余相位，与测量过程无关，仪器因此不需要导向导轨。
激光干涉仪有单频的和双频的两种。
单频激光干涉仪
从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数，再由电子计算机按计算式[356-11]式中λ为 激光波长(n 为电脉冲总数)，算出可动反射镜的位移量l。使用单频激光干涉仪时，要求周围大气处于稳定状态，各种空气湍流都会引起直流电平变化而影响测量结果。
双频激光干涉仪
在氦氖激光器上，加上一个约0.03特斯拉的轴向磁场。由于塞曼分裂效应和频率牵引效应, 激光器产生1和2两个不同频率的左旋和右旋圆偏振光。经1/4波片后成为两个互相垂直的线偏振光,再经分光镜分为两路。一路经偏振片1后成为含有频率为f1-f2的参考光束。另一路经偏振分光镜后又分为两路：一路成为仅含有f1的光束,另一路成为仅含有f2的光束。当可动反射镜移动时,含有f2的光束经可动反射镜反射后成为含有f2 ±δf的光束，δf是可动反射镜移动时因多普勒效应产生的附加频率,正负号表示移动方向(多普勒效应是奥地利人c.j.多普勒提出的，即波的频率在波源或接受器运动时会产生变化)。这路光束和由固定反射镜反射回来仅含有f1的光的光束经偏振片2后会合成为f1-(f2±δf)的测量光束。测量光束和上述参考光束经各自的光电转换元件、放大器、整形器后进入减法器相减,输出成为仅含有±δf的电脉冲信号。经可逆计数器计数后，由电子计算机进行当量换算(乘 1/2激光波长)后即可得出可动反射镜的位移量。双频激光干涉仪是应用频率变化来测量位移的，这种位移信息载于f1和f2的频差上，对由光强变化引起的直流电平变化不敏感，所以抗*力强。它常用于检定测长机、三坐标测量机、光刻机和加工中心等的坐标精度，也可用作测长机、高精度三坐标测量机等的测量系统。利用相应附件，还可进行高精度直线度测量、平面度测量和小角度测量。
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若光程差没有变化时，探测器会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。若光程差有变化时，探测器会在每一次光程变化时，在相长性和相消性干涉的两极之间找到变化信号，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。
激光干涉仪是以波长为基本计量单位的，多波长激光器的发展，是实现不同长度“尺子”的基础。激光器可以稳定地输出多种波长的激光，利用光学拍波技术，可以将这些单波长合成为一组波长相近、间隔均匀的“合成波长链”。“合成波长链”是一个塔形结构，塔顶是高一级合成波，其波长长，塔底则是单波长。测量时，干涉仪以不同波长的激光工作，从长波开始，逐级下降，直至单波长。的测量结果是在各种波长干涉下的一组剩余相位，以此可推导出总测量长度，由于每次的测量值都是剩余相位，与测量过程无关，仪器因此不需要导向导轨。
激光干涉仪有单频的和双频的两种。
单频激光干涉仪
从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数，再由电子计算机按计算式[356-11]式中λ为 激光波长(n 为电脉冲总数)，算出可动反射镜的位移量l。使用单频激光干涉仪时，要求周围大气处于稳定状态，各种空气湍流都会引起直流电平变化而影响测量结果。
双频激光干涉仪
在氦氖激光器上，加上一个约0.03特斯拉的轴向磁场。由于塞曼分裂效应和频率牵引效应, 激光器产生1和2两个不同频率的左旋和右旋圆偏振光。经1/4波片后成为两个互相垂直的线偏振光,再经分光镜分为两路。一路经偏振片1后成为含有频率为f1-f2的参考光束。另一路经偏振分光镜后又分为两路：一路成为仅含有f1的光束,另一路成为仅含有f2的光束。当可动反射镜移动时,含有f2的光束经可动反射镜反射后成为含有f2 ±δf的光束，δf是可动反射镜移动时因多普勒效应产生的附加频率,正负号表示移动方向(多普勒效应是奥地利人c.j.多普勒提出的，即波的频率在波源或接受器运动时会产生变化)。这路光束和由固定反射镜反射回来仅含有f1的光的光束经偏振片2后会合成为f1-(f2±δf)的测量光束。测量光束和上述参考光束经各自的光电转换元件、放大器、整形器后进入减法器相减,输出成为仅含有±δf的电脉冲信号。经可逆计数器计数后，由电子计算机进行当量换算(乘 1/2激光波长)后即可得出可动反射镜的位移量。双频激光干涉仪是应用频率变化来测量位移的，这种位移信息载于f1和f2的频差上，对由光强变化引起的直流电平变化不敏感，所以抗*力强。它常用于检定测长机、三坐标测量机、光刻机和加工中心等的坐标精度，也可用作测长机、高精度三坐标测量机等的测量系统。利用相应附件，还可进行高精度直线度测量、平面度测量和小角度测量。
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