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大尺寸测量领域的奇葩:无导轨激光干涉仪

导读: 激光技术的快速发展为大尺寸精密测量开拓了崭新的领域。

  激光技术的快速发展为大尺寸精密测量开拓了崭新的领域。近 20 年来, 出现了多种无导轨大尺寸测量方法, 其中, 受到广泛关注的无导轨激光干涉仪是近年来发展很快的一种先进测量方法。

 

  各国学者对无导轨激光干涉仪技术进行了大量研究, 研发了各种激光干涉仪, 归纳如下:

  (1) CO2激光干涉仪

  CO2激光器是一种非常适合无导轨激光测量的光源, 它在10.6 μm 波段具有丰富的谱线,相邻谱线的波长差分布也比较均匀, 构成的“合成波长链”的波长可从 10.6 μm~25 m, 因此, CO2激光干涉仪一直是无导轨激光干涉仪的研究重点。从 1979 年开始, 由直流干涉系统到各种形式的光外差系统, CO2激光干涉仪历经多次改进, 其中一种典型方案是上世纪 90 年代澳大利亚研制的外差干涉仪, 它通过激光器的腔长控制, 顺序输出 6 种波长, 用声光调制器的零级衍射作为本振光, 构成外差系统, 测量精度可达 4×10-8。

  (2) Ne- Xe 激光干涉仪

  Ne-Xe 激光器可输出 3.53μm和 3.37 μm 2 个波长, 合成波长为 84.2 μm。

  从“合成波长链”的角度考虑,波长过短难以保证测量结果的唯一性, 为此, 系统加入了 He- Ne 激光器的 3.39 μm 谱线, 将“合成波长链”延伸到 464 μm。Ne- Xe 激光干涉仪的最大优点是结构简单, 测量精度可达 1.8×10-7。

  (3) He- Ne 激光干涉仪

  中国计量科学研究院研制的纵向塞曼 He- Ne 激光干涉仪, 与成都工具研究所开发的双频激光干涉仪不同, 其稳频点选在两条激光增益曲线之间, 产生一对频差为 1 080 MHz 的左、右旋偏振光(这 2 个偏振光不在同一增益曲线上), 合成波长为 278 mm。利用光栅测量干涉的剩余相位。系统测量长度可达 100 m, 测量精度为±(40+1.5×10-6)。

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