什么是激光干涉仪(Laser Interferometer)?激光干涉仪的工作原理是什么?

发布时间:2023-02-17 00:00:00.000Z

激光干涉仪是采用激光技术和电子控制的干涉仪之一,用于校准滑移量具以及检查机器零件的直线度、平行度和平面度。激光干涉仪是用于激光干涉仪的技术,以高精度测量两个物体之间的距离或物体的形状。它以干涉原理为基础,即当两个波重叠并结合成一个新的波纹时发生的现象。

激光干涉仪的构造

激光干涉仪有一个被称为激光头的固定装置,包含一个激光器、两个光电二极管和一对半反射器。光电二极管以电子方式测量条纹强度,为测量位移提供准确的手段。有一个滑动/移动装置,上面安装有一个角立方体。这个角立方体是一个玻璃盘,其背面有三个相互成直角的抛光面。因此,这个立方体将以180o的角度反射光线,而不考虑光线入射到它身上的角度。激光干涉仪的原理图见图1。


图1:激光干涉仪

激光干涉仪的工作原理

当激光落在半反射镜P上时,它被部分反射了90度,然后落在另一个反射镜S上,一部分光也通过了P,并击中了角立方。如果两个光束路径PQRS和PS之间的差异是一个奇数的半波长,干扰将在S处发生,并将获得一个最小的二极管输出。而如果路径差是偶数个半波长,那么就会从光电二极管获得最大输出。也就是说,每当移动的幻灯片移动四分之一波长时,路径差就变成了半个波长,光电二极管的输出就从最大变为最小,反之亦然。然后,光电二极管的正弦输出被放大,并被发送到一个高速计数器,该计数器被校准为以毫米为单位的位移。第二个光电二极管用于感知幻灯片的运动方向。

激光干涉仪可以用各种激光源进行,包括He-Ne激光器、He-Cd激光器、固体激光器,如Nd:YAG或Nd:YLF激光器二极管激光器等。用于干涉测量的激光器类型取决于应用的具体要求,包括所需的精度水平、激光的稳定性和相干性,以及激光源的成本和可用性。

激光干涉仪应用和优势

激光干涉测量法有广泛的应用,包括测试制造部件的形状和表面光洁度,测量负载下的结构变形,以及测量空间中物体之间的距离。它还被用于引力波探测,用来测量引力波通过时引起的极其微小的距离变化。它们被用于校准机器工作台、滑轨和三坐标测量机的轴运动。

激光干涉仪的主要优点之一是它的高精度和准确性。它能以低于一纳米的精度测量距离,使其成为许多高精度测量应用的理想选择。它也是非接触式的,这意味着它可以测量物体的形状而不需要物理接触,这对于测量脆弱或易碎的物体很有用。

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