光电测试技术-第5章 激光干涉测试技术(2/6)
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光干涉检测技术
光干涉检测技术是一种基于光的干涉原理进行测量和分析的技术,它可以用来测量物体的表面形貌、折射率、厚度、介电常数等参数。
光干涉检测技术具有高精度、高灵敏度、非接触等特点,因此在科学研究、工业生产和医疗诊断等领域得到了广泛应用。
光干涉检测技术的基本原理是,当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时,它们的光程差会引起光强的变化,产生干涉现象。
干涉现象表现为光强的加强或减弱,取决于光程差是偶数倍还是奇数倍。
通过测量干涉条纹的移动和光强变化,可以计算出物体的形貌、折射率、厚度等参数。
在实际应用中,常见的光干涉检测技术包括干涉显微镜、干涉仪、激光干涉仪等。
这些技术可以用于测量表面粗糙度、晶格常数、薄膜厚度等参数,也可以用于研究光学现象和物理现象。
总之,光干涉检测技术是一种高精度、高灵敏度的光学测量技术,具有广泛的应用前景。
随着光学技术和计算机技术的不断发展,光干涉检测技术将会得到更广泛的应用和推广。
激光干涉测量xxxxxxxxxxxxxxx 摘要:干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。
20世纪60年代以来,由于激光的出现、隔振条件的改善及电子与计算机技术的成熟,使干涉测量技术得到长足发展。
本文介绍了激光干涉的基本原理。
关键词:激光干涉测量双频激光干涉仪由于科学技术的进步,干涉测量技术已经得到相当广泛的应用。
一方面因为微电子、微机械、微光学和现代工业提出了愈来愈高的精度和更大的量程,其它方法难以胜任;另一方面因为当代干涉测量技术本身具有灵敏度高、量程大、可以适应恶劣环境、光波和米定义联系而容易溯源等特点,因而在现代工业中应用非常广泛。
激光的出现在世界计量史上具有重大的意义。
用稳频的氦氖激光器作为光源,由于它的相干长度很大,干涉仪的测量范围可以大大的扩展;而且由于它的光束发散角小,能量集中,因而它产生的干涉条纹可以用光电接收器接收,变为电讯号,并由计数器一个不漏的记录下来,从而提高了测量速度和测量精度,比如说我国自行设计与制造的以氦氖激光器作为光源的光电光波比长仪,可以在20分钟之内把1米线纹尺上1001条刻线依次自动鉴定完毕,精度达到±0.2μm,这就是激光干涉仪的成功例证。
一、激光干涉仪的介绍激光干涉仪,以激光波长为已知长度,利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量,有单频的和双频的两种。
1、单频激光干涉仪从激光器发出的光束,经扩束准直后由分光镜分为两路,并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。
当可动反射镜移动时,干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号,经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数,再由电子计算机按计算式[356-11]式中λ为激光波长(N 为电脉冲总数),算出可动反射镜的位移量L。
使用单频激光干涉仪时,要求周围大气处于稳定状态,各种空气湍流都会引起直流电平变化而影响测量结果。
2、双频激光干涉仪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,,双频激光干涉仪可以在恒温,恒湿,防震的计量室内检定量块,量杆,刻尺和坐标测量机等,也可以在普通车间内为大型机床的刻度进行标定,既可以对几十米的大量程进行精密测量,也可以对手表零件等微小运动进行精密测量,既可以对几何量如长度、角度.直线度、平行度、平面度、垂直度等进行测量,也可以用于特殊场合,诸如半导体光刻技术的微定位和计算机存储器上记录槽间距的测量等等。
第5章干涉测量技术干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。
与一般光学成像测量技术相比,干涉测量具有大量程、高灵敏度、高精度等特点。
随着激光技术的出现及其在干涉测量领域中应用,使干涉测量技术在量程、分辨率、抗干涉能力、测量精度等方面有了显著的进步。
从光学零件的质量控制到光学系统的象质评价,从经典的光学技术到自适应光学工程,现代干涉测量技术的应用领域不断扩展。
另一方面,现代数字图像处理技术、传感器技术和计算机技术使干涉图像判读技术实现了计算机实时自动判读,大大提高了干涉测量的精度和灵敏度。
干涉条纹是干涉场中光程差相同点的轨迹。
根据干涉条纹的形状、方向、疏密以及条纹移动等情况,可获取被测量的有关信息。
按光波分光的方法,干涉仪有分振幅式和分波阵面式两类。
按相干光束传播路径,干涉仪可分为共程干涉和非共程干涉两种。
按用途又可将干涉仪分为两类,一类是通过测量被测面与参考标准波面产生的干涉条纹分布及其变形量,进而求得试样表面微观几何形状、场密度分布和光学系统波像差等,即所谓静态干涉;另一类是通过测量干涉场上指定点干涉条纹的移动或光程差的变化量,进而求得试样的尺寸大小、位移量等,即所谓动态干涉。
分波面是从同一光源等位相面上分两光束产生干涉(如:杨氏双缝干涉);分振幅是利用分束镜的反射和透射分出两光束产生干涉(等倾干涉和等厚干涉)。
光学测量常用的是分振幅式等厚测量技术。
S*分振幅法pS图5-1普通光源获得相干光的途径泰曼干涉仪分光路斐索干涉仪部分共光路§5.1 干涉测量基础干涉测量是基于光波叠加原理,在干涉场中产生亮、暗交替的干涉条纹,通过分析处理干涉条纹获取被测量的有关信息。
当两束光亮度满足频率相同,振动方向相同以及相位差恒定的条件,两束光就会产生干涉现象,在干涉场中任一点的合成光强为:ϕ12 I =I +I +2其中ϕϕϕ21Δ=-▲ 相长干涉(明),2πϕk ±=∆2121max 2I I I I I I ++==(k= 0,1,2,3…)▲ 相消干涉(暗) ,)12(πϕ+±=∆k 2121min 2I I I I I I -+==(k = 0,1,2,3…)当把被测量引入干涉仪的一支光路中,干涉仪的光程差则发生变化。
激光干涉法实验技术指南激光干涉法是一种常用的实验技术,用于测量物体的表面形貌以及光学元件的性能。
本文将为您提供一份激光干涉法实验技术指南,帮助您顺利进行实验并取得准确的结果。
一、实验所需材料和设备在进行激光干涉法实验前,需要准备以下材料和设备:1. 激光器:选择一款辐射稳定、波长单色性好的激光器,以保证实验的精确性。
2. 分束器:将激光分成两束光线,用于形成干涉图样。
分束器的选择应注意分光比和波长透过率。
3. 反射镜和透镜组:用于操控光路和调整光束的尺寸和形状。
4. 干涉图像记录装置:可以使用干涉仪、干涉条纹摄像机等设备记录干涉条纹图样。
5. 位移测量设备:用于测量干涉条纹的位移,常用的有干涉仪、相位计等。
二、实验步骤以下是一般的激光干涉法实验步骤,供参考:1. 准备工作搭建实验平台,调节激光器的位置和光束的方向,保证激光垂直入射分束器,调整分束器和反射镜的位置,使得两束光线相遇。
2. 观察干涉条纹使用干涉图像记录装置记录干涉条纹图样,并观察干涉条纹的形态和变化。
3. 调整干涉条纹根据需要调整反射镜和透镜组的位置和角度,改变光路长度差,以改变干涉条纹的形态和密度。
4. 扫描干涉条纹通过改变反射镜的位置,扫描干涉条纹,记录不同位置的干涉条纹图像,用于后续数据处理和分析。
5. 数据处理和分析使用位移测量设备测量干涉条纹的位移,通过相位差计算物体表面的形貌。
根据实验需要,可进行数学模拟和图像分析等进一步分析。
三、实验注意事项在进行激光干涉法实验时,需要注意以下事项:1. 安全操作激光器是强光源,使用时务必戴上适当的防护眼镜,避免光束直接照射眼睛。
同时,注意激光的辐射功率和波长等参数,避免对人体造成损伤。
2. 实验环境保持实验环境的相对稳定,避免外界干扰。
尽量在无风、无震动的条件下进行实验,以确保干涉条纹的清晰度和稳定性。
3. 光路调整认真调整光路的位置和角度,保证光线的准直性和平行性。
反射镜和透镜组的表面应干净,避免影响光束的传播。