激光干涉仪的原理|用途

　　激光干涉仪以光波为载体，具有测量精度高、测量速度快、测量范围大、Zgao测速下分辨率高等特点，其光波波长可直接对米进行定义并溯源至国家标准。因此，激光干涉仪广泛应用于数控机床、PCB钻孔机、坐标测量机、位移传感器等精密仪器的质量控制与校准以及科研开发、高端设备制造等领域。

激光干涉仪的工作原理

　　激光干涉仪发射单一频率光束，光束射入线性干涉镜后分成两道光束射向反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，Z后重新汇聚返回激光干涉仪。若光程差没有变化时，激光干涉仪会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。若光程差有变化时，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。

　　当高压连接在阳极和阴极之间时，混合气体被激发，形成激光光束，通过放大激光光强使一些光透射出来成为输出激光光束。其中，为实现平衡状态，通过加热器控制激光管长度让激光稳频的精度保持在±0.05ppm以内，此时稳定输出后，激光器即可进行干涉测量。如今大多数现代位移干涉仪都使用氦氖(HeNe)激光管，这些激光管具有633纳米的波长输出。

　　激光器的频率、功率、稳定性、可靠性、光束质量及寿命等指标参数，都关系着激光干涉仪的Z终性能。其中激光频率是激光干涉仪Z基本的参数，其频率(波长)的准确性和稳定性是激光干涉仪测量精度的保证。

激光干涉仪的发展历史

　　1960年Maiman研制成功diyi台红宝石激光器，从此开始了光学技术飞速发展的新时代。从此，激光干涉测量被广泛地用于长度、角度、微观形貌、转速、光谱等领域，并和微电子技术、计算机技术集成，成为现代干涉仪。

　　1982年Binning和Rohrer研制成功扫描隧道显微镜，1986年发明原子力显微镜，1986年获得诺贝尔奖。从此开始了干涉仪向纳米、亚纳米分辨率和精度前进的新时代。

　　由于激光具有极好的时间相干性，自问世以来，已研制出多种激光干涉仪：单频激光干涉仪、双频激光干涉仪、半导体激光干涉仪、法布里-珀罗(F-P)干涉仪、X射线干涉仪等。

　　激光干涉仪是激光在计量领域中Z成功的应用之一。利用光的干涉实现测量，具有非接触、无损检测的特点，已经在各个不同领域得到广泛的应用。

激光干涉仪的用途

　　1、直线度测量

　　激光干涉仪的直线度测量有两个镜组：测量短程从0.1m至4m及测量长程从1m至30m。就短程而言，距离指的是直线度干涉镜和直线度反射镜之间的距离，即可被测试的轴长。就长程而言，距离指的是激光头和直线度反射镜之间的距离。这两种情况下，激光干涉仪直线度测量的量程都是±2.5mm。直线度干涉镜和反射镜互相匹配成对。因此，不能与其它直线度工具交换要件。每一个直线度干涉镜和反射镜都标明独立的序号。

　　①沿水平轴直线度测量

　　水平轴直线度检测，将直线度干涉镜安装在激光干涉仪的激光器和直线度反射镜之间。激光器发射出来的光束将穿过直线度干涉镜，此时，光束将被分成两束相同频率的光源，通过直线度反射镜，将两束激光反射汇聚到干涉镜，在返回激光器。通过移动直线度反射镜，两束相同光源的光将会发生干涉。激光器将检测干涉的光波，来确定在直线度干涉镜移动的方向上，会产生多少大的偏差。并记录下偏差值，以供设备安装调试使用。

　　②沿垂直轴直线度测量

　　垂直轴直线度检测，将引入垂直转向镜，将激光干涉仪水平光束转换成垂直光束，检测原理与水平轴直线度检测相同。

　　2、线性测量

　　激光干涉仪的线性测量可以检测机床轴的多项精度指标，其中包括定位精度、重复定位精度、反向间隙等。用于线性测量的镜组包括两个线性反射镜和一个线性分光镜。

　　激光干涉仪要设置线性测量，将一个线性反射镜连接到具有两个紧螺纹的分光镜上。这个组合要件被称为“线性干涉镜”，可以作为激光束的参考路径。线性干涉镜位于激光器和线性反射镜之间的光束路径，激光器的光束会射入线性干涉镜，再分为两道光束。一道光束(称为参考光束)射向连接分光镜的反射镜，而第二道光束(测量光束)则通过分光镜射入第二个反射镜。这两道光束回再反射回分光镜，重新汇聚之后返回激光头，其中会有一个探测器监控两道光束间的干涉。