激光干涉儀光學鏡片
激光干涉儀，又稱干涉測量裝置，是一種利用光的干涉原理來測量物體長度、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)、科研和檢測領(lǐng)域，如數(shù)控機床的精度檢測、光學元件的表面質(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系統(tǒng)，實現(xiàn)對位移、角度、真平度、真直度等參數(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器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)測量和科研領(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：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
從激光器發(fā)出的光束，經(jīng)擴束準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)生干涉條紋。當可動反射鏡移動時，干涉條紋的光強變化由接受器中的光電轉(zhuǎn)換元件和電子線路等轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，經(jīng)整形、放大后輸入可逆計數(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為激光波長(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(jié)果。
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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。由于塞曼分裂效應(yīng)和頻率牽引效應(yīng),激光器產(chǎn)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(yīng)產(chǎn)生的附加頻率,正負號表示移動方向(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動時會產(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(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，對由光強變化引起的直流電平變化不敏感，所以抗干擾能力強。
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(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鏡片及其作用
激光干涉儀中使用的光學鏡片主要包括反射鏡、分光鏡、偏振鏡等，在測量過程中分別起著至關(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：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：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。此外，分光鏡的表面質(zhì)量和穩(wěn)定性也是影響測量精度的關(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，以及將測量光束和參考光束中的光矢量分量進行選擇和調(diào)整。
參數(shù)指標：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量儀器，在工業(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現(xiàn)象，通過精確控制光學鏡片的質(zhì)量和性能，實現(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學鏡片是關(guān)鍵部件，它們的性能直接影響測量的精度和穩(wěn)定性。因此，在選擇和使用這些光學鏡片時，需要嚴格控制其參數(shù)指標和制造工藝，以確保激光干涉儀的測量精度和可靠性。