激光干涉儀，又稱(chēng)干涉測量裝置，是一種利用光的干涉原理來(lái)測量物體長(cháng)度、厚度、形狀、折射率等參數的精密儀器。它廣泛應用于工業(yè)、科研和檢測領(lǐng)域，如數控機床的精度檢測、光學(xué)元件的表面質(zhì)量檢測等。激光干涉儀以激光波長(cháng)為已知長(cháng)度，通過(guò)邁克爾遜干涉系統或其他形式的干涉光學(xué)系統，實(shí)現對位移、角度、真平度、真直度等參數的精確測量。

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工作原理

激光干涉儀是一種高精度的測量?jì)x器，廣泛應用于工業(yè)測量和科研領(lǐng)域。根據其工作原理和特性，激光干涉儀主要可以分為兩大類(lèi)：?jiǎn)晤l激光干涉儀和雙頻激光干涉儀。

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單頻激光干涉儀 　　

從激光器發(fā)出的光束，經(jīng)擴束準直后由分光鏡分為兩路，并分別從固定反射鏡和可動(dòng)反射鏡反射回來(lái)會(huì )合在分光鏡上而產(chǎn)生干涉條紋。當可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí)，干涉條紋的光強變化由接受器中的光電轉換元件和電子線(xiàn)路等轉換為電脈沖信號，經(jīng)整形、放大后輸入可逆計數器計算出總脈沖數，再由電子計算機按計算式[356-11]式中λ為激光波長(cháng)(N為電脈沖總數)，算出可動(dòng)反射鏡的位移量L。使用單頻激光干涉儀時(shí)，要求周?chē)髿馓幱诜€定狀態(tài)，各種空氣湍流都會(huì )引起直流電平變化而影響測量結果。 　

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雙頻激光干涉儀 　　

在氦氖激光器上，加上一個(gè)約0.03特斯拉的軸向磁場(chǎng)。由于塞曼分裂效應和頻率牽引效應,激光器產(chǎn)生1和2兩個(gè)不同頻率的左旋和右旋圓偏振光。經(jīng)1/4波片后成為兩個(gè)互相垂直的線(xiàn)偏振光,再經(jīng)分光鏡分為兩路。

一路經(jīng)偏振片1后成為含有頻率為f1-f2的參考光束。另一路經(jīng)偏振分光鏡后又分為兩路：一路成為僅含有f1的光束,另一路成為僅含有f2的光束。當可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí),含有f2的光束經(jīng)可動(dòng)反射鏡反射后成為含有f2±Δf的光束，Δf是可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí)因多普勒效應產(chǎn)生的附加頻率,正負號表示移動(dòng)方向(多普勒效應是奧地利人C.J.多普勒提出的，即波的頻率在波源或接受器運動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生變化)。

這路光束和由固定反射鏡反射回來(lái)僅含有f1的光的光束經(jīng)偏振片2后會(huì )合成為f1-(f2±Δf）的測量光束。測量光束和上述參考光束經(jīng)各自的光電轉換元件、放大器、整形器后進(jìn)入減法器相減,輸出成為僅含有±Δf的電脈沖信號。經(jīng)可逆計數器計數后，由電子計算機進(jìn)行當量換算（乘1/2激光波長(cháng)）后即可得出可動(dòng)反射鏡的位移量。雙頻激光干涉儀是應用頻率變化來(lái)測量位移的，這種位移信息載于f1和f2的頻差上，對由光強變化引起的直流電平變化不敏感，所以抗干擾能力強。

它常用于檢定測長(cháng)機、三坐標測量機、光刻機和加工中心等的坐標精度，也可用作測長(cháng)機、高精度三坐標測量機等的測量系統。利用相應附件，還可進(jìn)行高精度直線(xiàn)度測量、平面度測量和小角度測量。

激光干涉儀所需光學(xué)鏡片及其作用

激光干涉儀中使用的光學(xué)鏡片主要包括反射鏡、分光鏡、偏振鏡等，在測量過(guò)程中分別起著(zhù)至關(guān)重要的作用。

反射鏡

作用：反射鏡用于將激光光束導向特定的路徑，形成參考光束和測量光束。在激光干涉儀中，固定反射鏡和可動(dòng)反射鏡分別用于形成穩定的參考光束和隨被測物體移動(dòng)的測量光束。

參數指標：反射鏡的表面質(zhì)量直接影響干涉條紋的清晰度和測量的精度。因此，反射鏡需要具有高反射率、低散射和低吸收等特性。

分光鏡

作用：分光鏡用于將激光光束分為兩路，一路作為參考光束，另一路作為測量光束。同時(shí)，它還需要將兩束返回的光重新匯聚，以便進(jìn)行干涉測量。

參數指標：分光鏡的透光率和分光比需要精確控制，以確保兩束光的光強一致且干涉效果良好。此外，分光鏡的表面質(zhì)量和穩定性也是影響測量精度的關(guān)鍵因素。

偏振鏡

作用：在雙頻激光干涉儀中，偏振鏡用于產(chǎn)生和分離不同頻率的圓偏振光，以及將測量光束和參考光束中的光矢量分量進(jìn)行選擇和調整。

參數指標：偏振鏡需要具有高消光比、低插入損耗和穩定的偏振特性，以確保測量光束和參考光束的偏振狀態(tài)一致且穩定。

激光干涉儀作為一種高精度測量?jì)x器，在工業(yè)生產(chǎn)、科研實(shí)驗和精密檢測等領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)重要作用。其測量原理基于光的干涉現象，通過(guò)精確控制光學(xué)鏡片的質(zhì)量和性能，實(shí)現對位移、角度等參數的精確測量。在激光干涉儀中，反射鏡、分光鏡和偏振鏡等光學(xué)鏡片是關(guān)鍵部件，它們的性能直接影響測量的精度和穩定性。因此，在選擇和使用這些光學(xué)鏡片時(shí)，需要嚴格控制其參數指標和制造工藝，以確保激光干涉儀的測量精度和可靠性。