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干涉儀的小知識(shí)
閱讀：1227 發(fā)布時(shí)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(guān)物理量的光學(xué)儀器,。兩束相干光間光程差的任何變化會(huì)非常靈敏地導(dǎo)致干涉條紋的移動(dòng)，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(zhì)折射率的變化引起,，所以通過干涉條紋的移動(dòng)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(guān)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(dòng)一個(gè)條紋間距,，光程差就改變一個(gè)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(gè)光源的兩個(gè)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(xué)中，應(yīng)用的邁克爾遜干涉儀或法布里-珀羅干涉儀,，可以準(zhǔn)確而詳細(xì)地測定譜線的波長及其精細(xì)結(jié)構(gòu),。
使用單頻激光干涉儀時(shí)，要求周圍大氣處于穩(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量結(jié)果,。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,。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)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)用頻率變化來測量位移的,，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*力強(qiáng),。它常用于檢定測長機(jī)、三坐標(biāo)測量機(jī),、光刻機(jī)和加工中心等的坐標(biāo)精度,，也可用作測長機(jī)、高精度三坐標(biāo)測量機(jī)等的測量系統(tǒng),。利用相應(yīng)附件,，還可進(jìn)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(gè)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(dāng)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(shí)，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(zhuǎn)換為線偏振光，但其振動(dòng)方向相對(duì)原振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)了90度,，且由于兩干涉臂光程產(chǎn)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(zhuǎn)變?yōu)楹铣晒庹駝?dòng)方向的旋轉(zhuǎn)角θ,，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成光電信號(hào)的相位φ,，信號(hào)處理器的作用就是測量出φ,，從而計(jì)算出位移L。