激光干涉儀光學(xué)鏡片
激光干涉儀，又稱(chēng)干涉測(cè)量裝置，是一種利用光的干涉原理來(lái)測(cè)量物體長(zhǎng)度、厚度、形狀、折射率等參數(shù)的精密儀器。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科研和檢測(cè)領(lǐng)域，如數(shù)控機(jī)床的精度檢測(cè)、光學(xué)元件的表面質(zhì)量檢測(cè)等。激光干涉儀以激光波長(zhǎng)為已知長(zhǎng)度，通過(guò)邁克爾遜干涉系統(tǒng)或其他形式的干涉光學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)位移、角度、真平度、真直度等參數(shù)的精確測(cè)量。
(圖源網(wǎng)絡(luò)分享，侵刪)
工作原理
激光干涉儀是一種高精度的測(cè)量?jī)x器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)量和科研領(lǐng)域。根據(jù)其工作原理和特性，激光干涉儀主要可以分為兩大類(lèi)：?jiǎn)晤l激光干涉儀和雙頻激光干涉儀。
(圖源百科，侵刪)
單頻激光干涉儀
從激光器發(fā)出的光束，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后由分光鏡分為兩路，并分別從固定反射鏡和可動(dòng)反射鏡反射回來(lái)會(huì)合在分光鏡上而產(chǎn)生干涉條紋。當(dāng)可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí)，干涉條紋的光強(qiáng)變化由接受器中的光電轉(zhuǎn)換元件和電子線(xiàn)路等轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)，經(jīng)整形、放大后輸入可逆計(jì)數(shù)器計(jì)算出總脈沖數(shù)，再由電子計(jì)算機(jī)按計(jì)算式[356-11]式中λ為激光波長(zhǎng)(N為電脈沖總數(shù))，算出可動(dòng)反射鏡的位移量L。使用單頻激光干涉儀時(shí)，要求周?chē)髿馓幱诜€(wěn)定狀態(tài)，各種空氣湍流都會(huì)引起直流電平變化而影響測(cè)量結(jié)果。
(圖源網(wǎng)絡(luò)分享，侵刪)
雙頻激光干涉儀
在氦氖激光器上，加上一個(gè)約0.03特斯拉的軸向磁場(chǎng)。由于塞曼分裂效應(yīng)和頻率牽引效應(yīng),激光器產(chǎn)生1和2兩個(gè)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(gè)互相垂直的線(xiàn)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(dāng)可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí),含有f2的光束經(jīng)可動(dòng)反射鏡反射后成為含有f2±Δf的光束，Δf是可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí)因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的附加頻率,正負(fù)號(hào)表示移動(dòng)方向(多普勒效應(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(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生變化)。
這路光束和由固定反射鏡反射回來(lái)僅含有f1的光的光束經(jīng)偏振片2后會(huì)合成為f1-(f2±Δf）的測(cè)量光束。測(cè)量光束和上述參考光束經(jīng)各自的光電轉(zhuǎn)換元件、放大器、整形器后進(jìn)入減法器相減,輸出成為僅含有±Δf的電脈沖信號(hào)。經(jīng)可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)后，由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行當(dāng)量換算（乘1/2激光波長(zhǎng)）后即可得出可動(dòng)反射鏡的位移量。雙頻激光干涉儀是應(yīng)用頻率變化來(lái)測(cè)量位移的，這種位移信息載于f1和f2的頻差上，對(duì)由光強(qiáng)變化引起的直流電平變化不敏感，所以抗干擾能力強(qiáng)。
它常用于檢定測(cè)長(zhǎng)機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、光刻機(jī)和加工中心等的坐標(biāo)精度，也可用作測(cè)長(zhǎng)機(jī)、高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等的測(cè)量系統(tǒng)。利用相應(yīng)附件，還可進(jìn)行高精度直線(xiàn)度測(cè)量、平面度測(cè)量和小角度測(cè)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、偏振鏡等，在測(cè)量過(guò)程中分別起著至關(guān)重要的作用。
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(cè)量光束。在激光干涉儀中，固定反射鏡和可動(dòng)反射鏡分別用于形成穩(wěn)定的參考光束和隨被測(cè)物體移動(dòng)的測(cè)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(cè)量的精度。因此，反射鏡需要具有高反射率、低散射和低吸收等特性。
作用：分光鏡用于將激光光束分為兩路，一路作為參考光束，另一路作為測(cè)量光束。同時(shí)，它還需要將兩束返回的光重新匯聚，以便進(jìn)行干涉測(cè)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(qiáng)一致且干涉效果良好。此外，分光鏡的表面質(zhì)量和穩(wěn)定性也是影響測(cè)量精度的關(guān)鍵因素。
作用：在雙頻激光干涉儀中，偏振鏡用于產(chǎn)生和分離不同頻率的圓偏振光，以及將測(cè)量光束和參考光束中的光矢量分量進(jìn)行選擇和調(diào)整。
參數(shù)指標(biāo)：偏振鏡需要具有高消光比、低插入損耗和穩(wěn)定的偏振特性，以確保測(cè)量光束和參考光束的偏振狀態(tài)一致且穩(wěn)定。
激光干涉儀作為一種高精度測(cè)量?jī)x器，在工業(yè)生產(chǎn)、科研實(shí)驗(yàn)和精密檢測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。其測(cè)量原理基于光的干涉現(xiàn)象，通過(guò)精確控制光學(xué)鏡片的質(zhì)量和性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)位移、角度等參數(shù)的精確測(cè)量。在激光干涉儀中，反射鏡、分光鏡和偏振鏡等光學(xué)鏡片是關(guān)鍵部件，它們的性能直接影響測(cè)量的精度和穩(wěn)定性。因此，在選擇和使用這些光學(xué)鏡片時(shí)，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(cè)量精度和可靠性。