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干涉儀的小知識
閱讀：1255 發(fā)布時間：2016-7-8
干涉儀是利用干涉原理測量光程之差從而測定有關物理量的光學儀器。兩束相干光間光程差的任何變化會非常靈敏地導致干涉條紋的移動，而某一束相干光的光程變化是由它所通過的幾何路程或介質折射率的變化引起，所以通過干涉條紋的移動變化可測量幾何長度或折射率的微小改變量，從而測得與此有關的其他物理量。測量精度決定于測量光程差的精度，干涉條紋每移動一個條紋間距，光程差就改變一個波長(～10-7米)，所以干涉儀是以光波波長為單位測量光程差的，其測量精度之高是任何其他測量方法所*的。
根據(jù)光的干涉原理制成的一種儀器。將來自一個光源的兩個光束*分并，各自經(jīng)過不同的光程，然后再經(jīng)過合并，可顯出干涉條紋。在光譜學中，應用的邁克爾遜干涉儀或法布里-珀羅干涉儀，可以準確而詳細地測定譜線的波長及其精細結構。
使用單頻激光干涉儀時，要求周圍大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)，各種空氣湍流都會引起直流電平變化而影響測量結果。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。由于塞曼分裂效應和頻率牽引效應, 激光器產生1和2兩個不同頻率的左旋和右旋圓偏振光。經(jīng)1/4波片后成為兩個互相垂直的線偏振光,再經(jīng)分光鏡分為兩路。一路經(jīng)偏振片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的光束,另一路成為僅含有f2的光束。當可動反射鏡移動時,含有f2的光束經(jīng)可動反射鏡反射后成為含有f2 ±Δf的光束，Δf是可動反射鏡移動時因多普勒效應產生的附加頻率,正負號表示移動方向(多普勒效應是奧地利人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生變化)。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)偏振片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)各自的光電轉換元件、放大器、整形器后進入減法器相減,輸出成為僅含有±Δf的電脈沖信號。經(jīng)可逆計數(shù)器計數(shù)后，由電子計算機進行當量換算(乘 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用頻率變化來測量位移的，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感，所以抗*力強。它常用于檢定測長機、三坐標測量機、光刻機和加工中心等的坐標精度，也可用作測長機、高精度三坐標測量機等的測量系統(tǒng)。利用相應附件，還可進行高精度直線度測量、平面度測量和小角度測量。
激光干涉儀測長原理
典型的激光干涉儀由激光器L、偏振分光鏡PBS、測量反射鏡M、參考反射鏡R、光電檢測器D、檢偏器P和三個λ/4波片Q1、Q2和Q3組成。激光為線偏振光，經(jīng)偏振分光鏡分為E1和E2兩線偏振光。當兩干涉臂中λ/4波片快軸(或慢軸)與X軸夾角相等且為45度時，兩束光通過λ/4波片后均成為圓偏振光，反射后再次通過λ/4波片，又轉換為線偏振光，但其振動方向相對原振動方向旋轉了90度，且由于兩干涉臂光程產生了相位差φ，根據(jù)公式：
φ=2θ=φ=4πL/λ
式中：λ為激光波長，干涉光路的作用是把位移L轉變?yōu)楹铣晒庹駝臃较虻男D角θ，進而轉換成光電信號的相位φ，信號處理器的作用就是測量出φ，從而計算出位移L。