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基于“双频激光外差干涉仪技术”的分析与研究摘要: 文章概述了国内外双频激光外差干涉仪产品的现状,介绍了近年来双频激光外差干涉仪向高分辨率、高精度、高测速等几个方向的发展趋势。关键词: 双频激光干涉仪;外差干涉;高分辨率;高精度;高测速 Abstract : The present state of the dual-frequency laser interferometer in the world is introduced in brief. The trends of development to high resolution, high accuracy, high measurement speed etc. are given. Key words: dual-frequency laser interferometer; heterodyne interferometer; high resolution; high accaracy; high mea- surment speed 1、引言双频激光干涉仪是激光在计量领域中最成功的应用之一,是工业中最具权威的长度测量仪器。它可用于精密机床、大规模集成电路加工设备等的在线在位测量、误差修正和控制。双频激光干涉仪采用外差干涉测量原理[1] ,克服了普通单频干涉仪测量信号直流漂移的问题,具有信号噪声小、抗环境干扰、允许光源多通道复用等诸多优点,使得干涉测长技术能真正用于实际生产。双频激光干涉仪是在单频激光干涉仪的基础上发展的一种外差式干涉仪。被测信号载波在一个固定频差上,整个系统成为交流系统,大大提高了抗干扰能力,特别适合现场条件下使用。仪器与不同光学部件组合. 可测且长度、角度、速度、直线度、平行度、平面度、垂直度等,寮有“小型计量室”之称。 2、双频激光外差干涉仪的原理及精度图1 双频激光外差工作原理图图1 为双频激光干涉仪原理图。单模激光器 1 置于纵向磁场 2 中,由于塞曼效应使输出激光分裂为具有一定频差(约 1-2MHz ), 旋转方向相反的左、右圆偏振光,双频激光干涉仪就是以这两个具有不同频率( f1,f2 )的圆偏振光作为光源。左、右圆偏振光通过/4 波片 3 后成为相互垂直的线偏振光(f1 垂直于纸面, f2 平行于纸面) ,析光镜 4 将一小部分光反射,经过主截面 45o 放置的检偏器 6 ,在 C 处由光电探测器接收,接收信号经前置放大整形电路 8 处理后,作为后续电路处理的基准信号。通过析光镜 4 的光经扩束器 5 扩束后射向偏振分光镜 9 ,偏振分光镜按照偏振光方向将 f1和 f2 分离,偏振方向平行于纸面的 f2 光透过偏振分光镜到测量反射镜 11 。当测量反射镜移动时,产生多普勒效应,返回光频率变为 f2 ,为多普勒频移量,它包含了测量反射镜的位移信息。返回的 f1, f2 光在偏振分光镜再度汇合,经反射镜 12 、主截面 45 o 放置的检偏器 13在A 处由光电探测器 14 接收,接收信号经前置放大整形电路 15 处理后,作为系统的测量信号。 双频激光外差干涉仪的精度[2] 双频激光· 干涉仪原理公式中的滋长又系指测量时刻的波长值。光在空气中传播时,波长受折射率影响,即式中, n 为空气折射率,为真空波长,为光在空气中传播的波长。空气折射率则与气温