外差激光干涉仪原理

SJ6000激光干涉仪 激光干涉仪概述 SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳频氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术，实现各种参数的高精度测量。通过激光热稳频控制技术，实现快速(5~10分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出，采用不同的光学镜组可以测量出线性、角度、直线度、平面度和垂直度等几何量，并且可以进行动态分析。

SJ6000激光干涉仪

SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测

速下分辨率高、测量范围大等优点。通过与不同的光学组件结合，可

以实现对直线度、垂直度、角度、平面度、平行度等多种几何精度的

测量。在相关软件的配合下，还可以对数控机床进行动态性能检测，

可以进行机床振动测试与分析，滚珠丝杆的动态特性分析，驱动系统

的响应特性分析，导轨的动态特性分析等，具有极高的精度和效率，

SJ6000激光干涉仪 为机床误差修正提供依据。

激光干涉仪性能特点

1.测量精度高、速度快，稳定性好

①使用美国高性能氦氖激光器，结合伺服稳频控制系统，达到高精度

稳频(0.05ppm)

②以光波长(633nm)为测量单位，分辨率可达nm级

③使用高速光电信号采样和处理技术，测量速度可达到4m/s。

④配合有环境补偿单元，在环境变化的情况下，也可以得到较高的测

量精度

⑤分离式干涉镜设计，避免了测量镜组由于主机发热而引起的镜组形

变

2. 应用范围广

①可以实现线性、角度、直线度、垂直度、平面度等几何量的检测

②结合我们的软件系统，可以用于速度，加速度，振动分析以及稳定

度等分析

③可实时监控精密加工机床等机器的动态数据，进行动态特性分析

3.软件界面友好

①使用当前热门的软件界面开发工具，软件界面人性化，操作简单。

②将静态测量和动态测量两种功能合并到一个软件中，更方便用户切

激光外差干涉测位移

15测控（3+2） 蒋炜 2015430340007

激光外差干涉：由光学系统接收到的分为两束具有频率差、方向相反的偏振光F1和F2.经过1/4波片后成为两个相互垂直的线偏振光，激光经过分光镜分成两路，其中一束经过透射后射向光电探测器，其频率为fs，成为信号光束；另一个稳频激光器输出的一束激光也经过分光镜分为两束，其中一束经过分光镜反射后射向光电探测器，并称为本机振荡光束。

路经过偏振片1后频率为f1-f2，作为参考光束，另一路经偏振分光镜后又分为两路分别仅含f1和f2的光束。当可移动反射镜发生位移变化时，仅含f2的光束经过可移动反射镜后成为含有的光束。为多普勒频移量，包含可移动反射镜的位移信息。这路含有的光束由固定反射镜的反射回来的仅含f1的光束经过偏振片2汇合频率为f1-（f2），作为测量光束。

当这两书光束满足干涉条件时，在两束光经过各自的传播轨迹后在分光镜下面发生干涉，（在无线电中叫做混频，在这里称为光混频），光电探测器只能响应直流分量和差频（Fs-Fl）分量（也称中频Fif）。用一个中频放大器选出差频分量，于是输出端得到正比于差频分量的光电流。在经过信号处理可以测出Fif=Fs-Fl的值。因为Fl是已知的，所以测出Fif也就等于知道了Fs。

外差探测实质上就是两束相干光干涉的测量。

在干涉仪中，测量光的光程变化量是移动镜位移量的2倍，由光速c。移动镜的移动速度v，得到多普勒频移量为

激光的波长值为,频率的时间积分为周期数N，则移动镜的位移量为

光电探测器R与M处接收光的相位差与频移差关系为

双频激光干涉仪通过频率的变化测量位移,位移变化量只与频差f1-f2或相位差相关,频差f1-f2为固定值且为交流信号,不会产生直流电平漂移现象,所以抗干扰能力强,常应用于高精度测量系统中。

一：光路

图：光频外差探测器光路结构

二：光电转换部分

光电转换部分的主要器件就是光电检测器。可以将光强信号转换为相应的电信号。并可以经过计算机或者单片机进行信号采集处理。

ＩＳ．．．．．Ｓ．．．．Ｎ．．．．．．．．．１．．．．０．．．．０．．．．２．．．．．．．．４９５——６　ＣＮ１１　２０３４／Ｔ　实验技术与管理　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　第３１卷第２期２０１４年２月　Ｖ０Ｉ＿３ｌ　Ｎｏ．２　Ｆｅｂ．２０１４　

激光外差干涉仪设计与实验研究　

李莉君，叶贤基，杨　光　

（华中科技大学物理学院物理实验中心，湖北武汉４３００７４）　

摘要：将现代光学实验引入本科物理实验课程中有助于学生了解光学及科技应用的最新发展状况。外差　干涉方法是精密测量微小位移的重要方法之一。以常用的光学实验仪器、光学元件和调整架等设备，给出了　

一种空间式的激光外差干涉实验设计方案，并自主搭建实验装置，用于大学物理实验的教学与研究。　关键词：物理实验；激光外差干涉仪；声光调制；压电陶瓷　中图分类号：Ｇ４８４；ＴＨ７４１．１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００２—４９５６（２０１４）２—００６６　０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｌａｓｅｒ　

●　＇　●　＾　ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ　ｌｎｔｅｒｔｅｒｏｍｅｔｅｒ　

Ｌｉ　Ｌｉｊｕｎ，Ｙｅ　Ｘｉａｎｊｉ，Ｙａｎｇ　Ｇｕａｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ。Ｈｕａｚｈｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００７４，Ｃｈｉｎａ）　

精密测量主要用于机械制造、材料和器件的结构　与性能测试、空间测距等方面口］。运用光学方法实现　

精密测量是其中重要的方法之一，常见的有迈克耳孙　

干涉仪、法一珀干涉仪及激光外差干涉仪。前两种干涉　法均采用正向入射方式，测量精度约为ｉ００　ｎｍ＿２ｊ。　目前，高精度的激光干涉仪大多为激光外差干涉仪，产　

生双频激光的方法主要是利用塞曼效应或声光移频　器。塞曼效应受频差闭锁现象影响，产生的双频频差　

一般较小，通常最大频差不超过４　ＭＨｚ。声光调制方　

光学外差干涉法检测激光超声振动

朱祥;张志伟;张文静;魏玉芸;戴一帆

【摘 要】Laser ultrasonic vibration is a micro-vibration at nanometer

level.which is heavily impacted by envi-ronmental noise .and the intensity

of detection signal of traditional methods is too low to detect. In order to

solve this problem, a double optical path system of differential

interference was developed,which has a high sensitivity, and proposed to

use a combination of lens to focus the light,improving detection signal

intensity and controlling the in-tensity difference between the reference

signal and the detection signal within a preferably range. The experiments

show that, compared with traditional methods.the intensity of detection

signal can be achieved 648 mV .raising about 10 times.and the distortion

of demodulated signal is smaller, signal noise ratio( SNR) can be 115 , the