激光干涉仪原理

一.激光干涉仪概述

激光干涉仪是激光在计量领域中最成功的应用之一，利用光的干涉实现测量，具有非接触、无损检测的特点，在不同领域都有极为广泛的应用，如利用F-P干涉仪和半导体激光二极管测量大型精密离心静态臂长；利用电子散斑干涉技术实现物体表面微小形变的非接触式测量、李永干涉合成孔径雷达实现对地表变形进行测量；利用相干梯度敏感干涉测量技术对静态断裂现象的测量；利用非共面多光束干涉可以在空间形成二维或三维周期性强度分布，从而被用来制作二维或三维光子晶体；利用全息干涉技术可用于位移及形变测量、应变与应力分析、缺陷或损伤探测、振动模式可视化及测量、晶体和蛋白质生长过程监测、流体中密度场和热对流场的观察与测量、以及光学材料与器件的参数测量等。

二.激光干涉仪用途

激光干涉仪是检定数控机床、坐标测量机位置精度的理想工具，可按照规定标准处理测量数据并输出误差曲线，为数控机床的误差修正提供可靠依据，现场使用尤为方便。

激光干涉仪配有各种附件，可测量小角度、平面度、直线度、平 行度、垂直度等形位误差。

激光干涉仪也是一种高精度位移传感器，可直接用于高精度、大 尺寸的动态位移测量系统。

激光干涉仪具有对光栅、磁栅、线纹尺、感应同步器等精密测量 元件的检测和刻划功能，可按预定的间距自动完成检测和刻划定位。

三.激光干涉仪原理

一个角锥反射镜紧紧固定在分光镜上，形成固定长度参考光束。另一个角锥反射镜相对于分光镜移动，形成变化长度测量光束。

从激光头射出的激光光束(1)具有单一频率，标称波长为0.633μm，长期波长稳定性（真空中）优于0.05ppm。当此光束到达偏振分光镜时，被分成两束光—反射光束(2)和透射光束(3)。这两束光被传送到各自的角锥反射镜中，然后反射回分光镜中，在嵌于激光头中的探测器中形成干涉光束。

如果两光程差不变化，探测器将在相长干涉和相消干涉的两端之间的某个位置观察到一个稳定的信号。如果两光程差发生变化，每次光路变化时探测器都能观察到相长干涉和相消干涉两端之间的信号变化。这些变化（条纹）被数出来，用于计算两光程差的变化。测量的长度等于条纹数乘以激光波长的一半。

应当注意到，激光波长将取决于光束经过的空气的折射率。由于空气折射率会随着气温、压力和相对湿度的变化而变化，用于计算测量值的波长值可能需要对这些环境参数的变化进行补偿。在实践中，对于技术指标中的测量精度，只有线性位移（定位精度）测量需要进行此类补偿，在这种情况下两束光的光程差变化可能非常大。