精密位移量的激光干涉測(cè)量方法及實(shí)驗(yàn)

1、精密位移量的激光干涉測(cè)量方法及實(shí)驗(yàn) 1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饧す飧缮鏈y(cè)量的原理掌握微米及亞微米量級(jí)位移量的激光干涉測(cè)量方法了解激光干涉測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合2二、實(shí)驗(yàn)原理3二、實(shí)驗(yàn)原理激光通過擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)L1提供入射的平面波此平面波可用下式表示： 經(jīng)半反射鏡BS分為二束，一束經(jīng)參考鏡M1，反射后成為參考光束，其復(fù)振幅 另一束為透射光，經(jīng)測(cè)量鏡M2反射，其復(fù)振幅Ut，用下式表示 此二束光在BS上相遇，產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋的光強(qiáng)I(x,y)由下式?jīng)Q定 當(dāng)反射鏡M1與M2彼此間有一交角2，且當(dāng)較小，即sin時(shí)，經(jīng)簡(jiǎn)化可求得干涉條紋的光強(qiáng)為： 4當(dāng)為一常數(shù)時(shí)，當(dāng)測(cè)量在空氣中進(jìn)行，且干涉臂光程不大，略去大

2、氣的影響，則 因此，記錄干涉條紋移動(dòng)數(shù)，已知激光波長(zhǎng)，由上式即可測(cè)量反射鏡的位移量，或反射鏡的軸向變動(dòng)量L。干涉條紋的計(jì)數(shù)，從圖1中知道，定位在BS面上或無窮遠(yuǎn)上的干涉條紋由成像物鏡L2將條紋成在探測(cè)器上，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)。 5三、實(shí)驗(yàn)光路激光器1發(fā)出的激光經(jīng)衰減器2（用于調(diào)節(jié)激光強(qiáng)度）后由二個(gè)定向小孔3，5引導(dǎo)，經(jīng)反射鏡6，7進(jìn)入擴(kuò)束準(zhǔn)直物鏡8，10（即圖1中的L1），由分光鏡14（即圖1中BS）分成二束光，分別由反射鏡16（即圖1中的M1），18（M2）反射形成干涉條紋并經(jīng)成像物鏡20（即圖1中L2）將條紋成于CMOS 23上（即D），這樣在計(jì)算機(jī)屏上就可看到干涉條紋，實(shí)現(xiàn)微位移的測(cè)量。6四、實(shí)驗(yàn)步驟公共部分：開機(jī)，激光器1迅速起輝，待光強(qiáng)穩(wěn)定；打開驅(qū)動(dòng)電源開關(guān)；檢查CMOS23上電信號(hào)燈亮否；調(diào)整光路時(shí)若移開反射鏡4，13，擴(kuò)束激光；移入反射鏡4，13，不擴(kuò)束激光。注：以下所有實(shí)驗(yàn)的開始步驟均同公共部分本實(shí)驗(yàn)步驟擴(kuò)束在組合工作臺(tái)16，18上分別裝平面反射鏡，調(diào)節(jié)工作臺(tái)16，18上調(diào)平調(diào)向測(cè)微器，使二路反射光較好重合（在成像物鏡20后焦面上，兩反射光會(huì)聚的焦斑重合）打開計(jì)算機(jī)，然后微調(diào)工作臺(tái)上測(cè)微器，在顯示屏上看見干涉條紋調(diào)整CMOS在軌道上的位置，使干涉條紋清晰