精密位移量的激光干涉测量方法及实验

精密位移量的激光干涉测量方 法及实验

精密位移量的激光干涉测量方 法及实验

实验目的 了解激光干涉测量的原理 掌握微米及亚微米量级位移量的激光干涉 测量方法 了解激光干涉测量方法的优点和应用场合

一、实验目的 • 了解激光干涉测量的原理 • 掌握微米及亚微米量级位移量的激光干涉 测量方法 • 了解激光干涉测量方法的优点和应用场合

实验原理 M1(参考镜) HeNe激光器 ABS 中× M2(测量镜) 扩束准直系统 ←AL 干涉条纹 D 入/2 图1T-G干涉系统

二、实验原理 He-Ne 激光器 扩束准直系统 M1（参考镜） M2（测量镜） 干涉条纹 L1 L2 D BS L L1 /2 图 1 T－G 干涉系统

实验原理 激光通过扩束准直系统L1提供入射的平面波此平面波可用下式表示 U(Z)=Aek 经半反射镜BS分为二束,一束经参考镜M1,反射后成为参考光束,其复振幅 PRO R R 另一朿为透射光,经测量镜M2反射,其复振幅Ut,用下式表示 U,=A 中(=1) 此三束光在BS上相遇,产生干涉条纹。干涉条纹的光强I(Xy)由下式决定 I(x,y)=UU 当反射镜M1与M2彼此间有一交角20,且当θ较小,即sine=0时, 一经简化可求得干涉条纹的光强为 (x,y)=2l0(1+cosk20)

二、实验原理 激光通过扩束准直系统L1提供入射的平面波此平面波可用下式表示： ikz U(Z) = Ae 经半反射镜BS分为二束，一束经参考镜M1，反射后成为参考光束，其复振幅 ( ) R R z R R U A e  =  另一束为透射光，经测量镜M2反射，其复振幅Ut，用下式表示 ( ) t t i z t t U A e  =  此二束光在BS上相遇，产生干涉条纹。干涉条纹的光强I(x,y)由下式决定  I(x, y) = U U 当反射镜M1与M2彼此间有一交角2，且当较小，即sin时， 经简化可求得干涉条纹的光强为： ( , ) 2 (1 cos 2 ) I x y = I 0 + kl 

当θ为一常数时,当测量在空气中进行,且干涉臂光程不大,略去大气的影响,则 I=N 2 因此,记录干涉条纹移动数,已知激光波长,由上式即可测量反射镜的位移量, 或反射镜的轴向变动量AL。干涉条纹的计数,从图1中知道,定位在BS面上或无 远上的干涉条纹由成像物镜L2将条纹成在探测器上,实现计数

当为一常数时，当测量在空气中进行，且干涉臂光程不大，略去大气的影响，则 2  l = N  因此，记录干涉条纹移动数，已知激光波长，由上式即可测量反射镜的位移量， 或反射镜的轴向变动量L。干涉条纹的计数，从图1中知道，定位在BS面上或无 穷远上的干涉条纹由成像物镜L2将条纹成在探测器上，实现计数