激光干涉仪应用原理(八)——激光干涉测量
激光干涉仪的原理
激光干涉仪的原理
激光干涉仪的工作原理主要基于试验光线和参考光线间的相干干涉现象。通过干涉方式，可以直接或间接地测定物质的光学性质和几何参数，如折射率、厚度、温度、压力、振动、应力等。
首先，由激光源发出的激光经过分光器被分成两束。一束作为参考光定向传播，另一束作为试验光无规则传播。由于试验光经过物质介质后，其相位会发生改变，而参考光的相位则保持不变。当参考光和试验光在相干条件下汇聚到一点时，两束光波的相位差就会在图像中形成干涉暗纹和亮纹。
干涉图案由于光波的干扰而产生。当两束光的光程差为整数倍的波长时，干涉图案呈现亮纹。当光程差为半整数倍的波长时，干涉图案呈现暗纹。通过观察和分析这些干涉纹，可以精确地测定物质的光学性质和几何参数。
激光干涉仪的优点在于其测量的精度和灵敏度都非常高。可以实现纳米级甚至皮米级的测量精度，广泛适用于国防科技、生命科学、物理化学、微电子制造等各个科技领域。
要点: 1) 激光干涉仪通过激光干涉的原理来测定物质的光学性质和几何参数；2) 激光干涉仪的测量精度和灵敏度都非常高，可达到纳米级甚至皮米级。
激光干涉仪工作原理
激光干涉仪工作原理
激光干涉仪是一种用于测量光程差的仪器，基于激光干涉原理。其工作原理如下：
1. 激光发生器产生一束单色、相干、准直的激光光源。
2. 光源经过分束器后，被分为两束光线，各自经过不同的光路。
3. 分别经过不同的光路后，光线再次汇聚在一个检测平面上，形成干涉条纹。
4. 当两束光线的光程差为整数倍的波长时，即满足相干条件，干涉条纹会呈现明暗交替的条纹图案。
5. 通过调节其中一条光路的长度，即可改变光程差，从而改变干涉条纹的位置和形态。
6. 引入被测物体时，可以通过测量光程差的变化来获取被测物体的形貌或长度等信息。
7. 干涉条纹的观察可以使用目视或使用光电探测器等设备进行记录和分析。
激光干涉仪广泛应用于光学、物理、电子等领域中的测量和检测工作中，可以用于精密测量、表面形貌测量、物体位移测量等。其主要优点包括高分辨率、非接触性、非破坏性等。
激光干涉仪测量原理
材料温度 Accuracy: ±0.1 °C
机械与汽车工程学院
XC-80的放置
➢XC-80环境补偿单元提供的空气温度传感器安 装在一个带强磁力的圆柱底座上，应尽量靠近 激光光束的测量路径并应大致处于运动轴的中 间位置。避免把传感器安装在局部热源例如电 机或冷气流附近。
➢压力传感器和湿度传感器固定在XC-80环境补 偿单元内。一般情况下，无需测量光路紧邻区 域的气压或相对湿度。但是，相对湿度传感器 应当远离热源或气流。
➢ 2007年推出XL-80校准激光干涉仪，性能更强 大。
现代集成制造与数控装备研究所 CIMS
Baidu Nhomakorabea
机械与汽车工程学院
三、Renishaw XL-80激光干涉仪测量系统简介
XL-80基本线性配置
✓XL-80激光头 ✓XC-80补偿器 ✓三角架和云台 ✓线性测量镜组 ✓计算机和软件
现代集成制造与数控装备研究所 CIMS
现代集成制造与数控装备研究所 CIMS
机械与汽车工程学院
二、激光干涉测量原理
+ +
+ -
=
=
两列振幅为A1、 A2，频率为f，初始相位分别为 1 和 2 的光在空间叠加时的光
强为： E A 1 c o s ( 2 f t 1 ) A 2 c o s ( 2 f t 2 )
激光干涉仪原理及应用概述
激光干涉仪原理及应用概述
激光干涉仪的原理可以简单介绍为以下几个步骤：首先，激光器产生
激光光束，通过光学系统使光束变得平行。然后，光束被分成两束，一束
作为参考光束，另一束作为测量光束。参考光束被发送到一个参考反射镜
上反射回来，而测量光束则被发送到被测物体上，然后反射回来。参考光
束和测量光束在一个光学平台上交汇，形成干涉条纹。通过观察、记录和
分析干涉条纹的形态变化，可以得到被测物体的表面形貌或者其他参数。
1.工业制造：激光干涉仪可以用于测量工件的平面度、圆度、直线度
等形貌参数，用于质量控制和优化生产过程。
2.精密测量：激光干涉仪可以进行亚微米级的位移测量，被用于精密
仪器的研发和生产。
3.表面形貌测量：激光干涉仪可以测量微观表面的凹凸及表面光滑度，广泛应用于材料科学、纳米科技等领域。
4.生物医学：激光干涉仪可以测量生物组织的变形、变量等参数，用
于医学研究和医疗诊断。
5.振动分析：激光干涉仪可以对机械部件或振动体进行振动频率、幅
度等参数的测量，用于机械工程的研究和调试。
激光干涉仪的应用还在不断拓展和发展，不仅可以实现高精度的测量，还可以配合其他技术如像散斑技术、数码图像处理等进行更精确的测量和
分析。此外，随着激光技术的发展，激光干涉仪的体积和成本也在不断降低，有助于其在各个领域的广泛应用。
总之，激光干涉仪作为一种高精度测量仪器，具有广泛的应用前景。它可以实现精确测量、快速响应和非接触测量等特点，被用于各个领域的研究和应用。随着技术的进一步发展，激光干涉仪将会在更多领域得到应用，为科学研究和工业生产提供更多的支持和解决方案。
激光干涉仪测量方法
沿轴线或绕轴线的任一位置 的重复定位精度的最大值。即
R↑ = max ［ ↑］，R↓ = max ［ ↓］
R = max ［ ］ 轴线单向定位精度A↑或A↓，即 A↑ = max ［ + 2 ↑］ － min ［ － 2 ↑］ 或 A↓ = max ［ ↓ + 2 ↓］ － min ［ ↓ － 2 ↓］ 轴线双向定位精度A，即 A = max ［ ↑ + 2 ↑; ↓ + 2 ↓］ － min［ ↑ － 2 ↑;
( 3) 确定采集移动方式采集数据方式有两种:一种是线性循环
采集方法，另一种是线性多阶梯循环方法。GB17421 评定标准中采用 线性循环采集方法。测量移动方式: 采用沿着机床轴线快速移动，分 别对每个目标位置从正负两个方向上重复移动五次测量出每个目标 位置偏差，即运动部件达到实际位置减去目标位置之差。
1.激光干涉仪简介 激光干涉仪是以光波为载体，以光波波长为单位的一种计量测试 方法，是公认的高精度、高灵敏度的检测手段，在高端制造领域应用 广泛。 2.激光干涉仪原理 激光器发射单一频率光束射入线性干涉镜，然后分成两道光束， 一道光束( 参考光束) 射向连接分光镜的反射镜，而第二道透射光束 ( 测量光束)则通过分光镜射入第二个反射镜，这两道光束再反射回 到分光镜，重新汇聚之后返回激光器，其中会有一个探测器监控两道 光束之间的干涉（见图1） 。若光程差没有变化时，探测器会在相长 性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。若光程差有变化时，探 测器会在每一次光程变化时，在相长性和相消性干涉的两极之间找到 变化信号，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。
激光干涉仪的原理
激光干涉仪的原理
激光干涉仪是一种基于激光干涉原理的测量仪器，它能够利用激光的相干性对光程差进行精确测量，从而实现对物体形状、表面性质和光学参数等的测量。
激光干涉仪的原理可以简单地描述为激光光束经过分束器分成两束光，其中一束经过反射镜反射后与另一束光再次相遇，形成干涉图案。这个干涉图案的变化可以通过干涉仪接收到的光强信号来进行分析和测量。
激光干涉仪的主要组成部分包括激光器、分束器、反射镜、光学路径调节装置和探测器。激光器是产生激光光束的光源，通常采用氦氖激光器、半导体激光器或纤维激光器。分束器是将激光光束分成两束的光学元件，常见的有半反射镜和光栅。反射镜用于反射其中一束光，使它与另一束光再次相遇。光学路径调节装置用于调整两束光的光程差，以便观察和测量干涉图案。探测器用于接收光信号，并将其转换为电信号进行分析和处理。
激光干涉仪的工作原理是基于光的干涉现象。当两束相干光相遇时，它们会发生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的形状和间距与两束光的相位差有关，而相位差又与光程差有关。通过测量干涉条纹的变化，可以计算出光程差的大小，从而得到被测物体的相关参数。
在实际应用中，激光干涉仪可以用于测量物体的形状和表面形貌。通过调节光程差，可以实现对物体的高精度测量，例如测量薄膜的厚度、表面的平整度和光学元件的曲率等。此外，激光干涉仪还可以用于检测光学元件的质量，如透镜的曲率、平面度和表面质量等。
激光干涉仪具有高精度、非接触和无损等优点，因此在工业、科研和医学等领域得到广泛应用。例如，在制造业中，激光干涉仪可以用于检测零件的尺寸和形状，以确保产品质量。在科学研究中，激光干涉仪可以用于测量微小物体的位移和振动等动态参数。在医学领域，激光干涉仪可以用于眼科手术，如激光角膜切割术和激光视网膜手术。
激光干涉原理
激光干涉原理
激光干涉原理是指利用激光的相干性和干涉现象进行测量和分
析的一种方法。激光干涉技术因其高分辨率、高灵敏度和非接触性
等优点，在科学研究、工程技术和生产制造等领域得到了广泛的应用。在激光干涉原理中，主要涉及到激光的相干性、干涉装置和干
涉图样的观测与分析等内容。
首先，激光的相干性是激光干涉原理的基础。激光是一种具有
高度相干性的光，其波长非常短，频率非常稳定，光束的空间相干
性和时间相干性都很好。这使得激光能够产生明显的干涉现象，从
而实现高精度的测量和分析。激光的相干性是激光干涉原理能够实
现高精度测量的重要前提。
其次，干涉装置是实现激光干涉原理的关键。常见的干涉装置
包括干涉仪、分光镜、反射镜、透镜等光学元件。通过这些光学元
件的合理组合，可以构建出各种不同类型的干涉装置，如
Michelson干涉仪、Mach-Zehnder干涉仪、Twyman-Green干涉仪等。这些干涉装置能够实现不同形式的干涉，如等厚干涉、等倾干涉、
白光干涉等，从而满足不同领域的测量需求。
最后，干涉图样的观测与分析是激光干涉原理的最终目的。通
过干涉装置产生的干涉图样，可以获取被测物体表面的形貌、厚度、折射率、位移等信息。同时，通过对干涉图样的分析，可以实现对
被测物体的非接触式测量和分析，为科学研究和工程应用提供了重
要的手段和方法。
综上所述，激光干涉原理是利用激光的相干性和干涉现象进行
测量和分析的一种方法。通过对激光的相干性、干涉装置和干涉图
样的观测与分析，可以实现高精度的测量和分析，为科学研究、工
程技术和生产制造等领域提供了重要的技术手段和方法。激光干涉
激光干涉仪的原理和应用
激光干涉仪的原理和应用
1. 引言
激光干涉仪是一种利用激光的干涉现象测量物体形状、表面粗糙度等参数的高
精度仪器。本文将介绍激光干涉仪的原理和应用，并深入探讨其工作原理和常见的应用领域。
2. 原理
激光干涉仪的原理基于激光的干涉现象。当两束光波相遇时，若其光程差为整
数倍的波长，两束光波会发生干涉。激光干涉仪利用这个原理，通过测量干涉条纹的位置和形态来进行各种参数的测量。
3. 工作原理
激光干涉仪的工作原理可以分为两个步骤：光路干涉和信号处理。
3.1 光路干涉
激光干涉仪的光路干涉部分包含分束器、反射镜和待测物体。激光通过分束器
被分为两束光，一束经过反射镜反射后再次汇聚，另一束直接照射到待测物体上。两束光再次汇聚形成干涉条纹，这些条纹可以用来测量待测物体的形状和表面特性。
3.2 信号处理
激光干涉仪的信号处理部分主要包括光电探测器和信号分析处理装置。光电探
测器负责将干涉条纹转换为电信号，信号分析处理装置则对这些电信号进行处理和分析，提取出有用的信息。
4. 应用
激光干涉仪具有高精度、非接触、快速测量等特点，在各个领域都有着广泛的
应用。
4.1 表面形状测量
激光干涉仪可以通过测量干涉条纹的位置和形态来获取物体的表面形状信息。
例如，在机械制造中，可以利用激光干涉仪来检测零件的平整度、平行度等参数；在地质勘探中，可以用激光干涉仪来测量地表起伏、地壳变形等。
4.2 表面粗糙度测量
激光干涉仪还可以用于表面粗糙度的测量。通过测量干涉条纹的密度和间距，可以确定物体表面的粗糙度。这在材料科学、电子工程等领域都有着重要的应用。
激光干涉仪的基本原理
激光干涉仪的基本原理
激光干涉仪是一种高精度的测量仪器，它可以用来测量物体的形状、表面质量、位置以及运动状态等。在工业、航空航天、医学等领域都有广泛的应用。本文将介绍激光干涉仪的基本原理。
1. 激光的特性
首先，我们需要了解激光的特性。激光是一种单色性和相干性极高的光波。其
波长稳定，方向一致，段差小，能够形成高质量的平行光束。这些特性使得激光在干涉测量中有着很大的优势。
2. 干涉原理
干涉现象是指两束光波在空气中相遇时，由于相位差的存在，会发生一系列的
干涉现象。常见的干涉现象有等厚干涉、等附加厚度干涉、菲涅尔双棱镜干涉、迈克尔逊干涉等。
在迈克尔逊干涉中，激光光束从分束器射出，经过反射镜反射后再次聚焦于分
束器，形成一种干涉图形。在干涉图形中，可以通过测量干涉带的位移、亮度等来计算物体的形态、位置、偏移量等信息。
3. 激光干涉仪的工作原理
激光干涉仪是一种基于干涉原理的测量仪器。它包括激光源、分束器、反射镜、检测器等部分。
当激光从激光源经过分束器后，会被分为两束光束。其中一束光束经过反射镜
后返回分束器，与另一束光束发生干涉。通过调整反射镜的位置，可以改变干涉光束之间的相位差，从而形成干涉图形。检测器会将干涉图形转化为电信号，通过电路处理后输出测量结果。
4. 激光干涉仪的优点和应用
激光干涉仪有着高精度、高稳定性、非接触性测量等一系列优点。它可以被应用于各种领域，例如：
在机械加工领域，激光干涉仪可以用来测量机床导轨、定位板、工件表面形态等参数，从而提高加工质量和效率。
在医学领域，激光干涉仪可以用来测量角膜曲率、晶体位移等参数，从而用于诊断和治疗眼科疾病。
激光干涉仪测量原理
激光干涉仪测量原理
激光干涉仪是一种基于干涉原理的测量仪器，主要用于测量长度、角度和平面度等。它通过利用激光的干涉现象，实现高精度测量。激光干涉仪有多种类型，包括腔长度干涉仪、双光束干涉仪和多光束干涉仪等。
激光干涉仪的原理基于干涉现象，即光的波动性质，当两束光线相遇时，在空间中形成干涉图案。这个干涉图案的形状和光线的相位差有关，而相位差又与参考光线和测量光线的路径差有关。
在激光干涉仪中，激光器产生的强度稳定且单色的激光通过分束器被分成两束光线，一束作为参考光线，另一束被引导到待测物体上，形成测量光线。当测量光线经过待测物体反射或透射后再次与参考光线相遇时，两束光线会发生干涉现象。干涉现象会产生干涉条纹，这些条纹反映了两束光线间的相位差，从而反映了待测物体上的形状、位移或折射率等信息。
为了更好地观察干涉条纹，激光干涉仪通常使用干涉仪，例如迈克尔逊干涉仪或菲涅尔干涉仪。在迈克尔逊干涉仪中，参考光线和测量光线分别通过反射镜和半透镜被反射或透射，然后再次相遇形成干涉条纹。在菲涅尔干涉仪中，参考光线和测量光线分别通过透镜和透明棱镜后再次相遇。
为了测量待测物体的形状、位移或折射率等信息，需要通过改变参考光线和测量光线的光程差来修改干涉图样。常见的方法是通过改变光程差来改变干涉环的位
置或数量。光程差可以通过调整反射镜或透镜的位置来实现。通过测量干涉条纹的位置和数量的变化，可以获得待测物体的形状或位移的信息。
激光干涉仪具有高精度、高分辨率和快速响应的特点，因此被广泛应用于各种测量领域。例如，激光干涉仪可用于测量长度、角度和平面度等机械工件的精度。它还可以用于光学元件的制造和表面形貌的测量。此外，激光干涉仪还可以应用于光学实验、光学校准和科学研究等领域。
激光干涉仪原理【深度解析】
激光干涉仪原理
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激光干涉仪是以干涉测量法为原理，利用激光作为长度基准，对数控设备（加工中心、三坐标测量机等）的位置精度（定位精度、重复定位精度等）、几何精度（俯仰扭摆角度、直线度、垂直度等）进行精密测量的精密测量仪器。激光具有高强度、高度方向性、空间同调性、窄带宽和高度单色性等优点。目前常用来测量长度的干涉仪，主要是以迈克尔逊干涉仪为主，并以稳频氦氖激光为光源，构成一个具有干涉作用的测量系统。激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作，并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。
英文名称：laser interferometer（激光干涉仪）
激光干涉仪原理如下图所示：
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633nm，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④。
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。
简述激光干涉仪的基本原理及应用
简述激光干涉仪的基本原理及应用
激光干涉仪的基本原理
激光干涉仪是一种利用干涉现象测量物体形状、表面粗糙度和位移等参数的仪器。它基于光的干涉原理，通过将激光分成两束，使得它们在空间中相互干涉产生干涉条纹。根据干涉条纹的变化，可以获取物体表面的形状和位移信息。
以下是激光干涉仪的工作原理：
1.激光发射：激光干涉仪使用一台激光器产生单一频率、单色性好的激
光束。
2.光分束：激光束被一个分束器分成两束，分别称为参考光和测量光。
3.光路径的差异：参考光和测量光沿着不同路径到达物体表面，然后反
射回来。
4.光的重合：参考光和测量光在空间中重合形成干涉条纹，这些条纹会
展现出光程差的变化。
5.干涉条纹的检测：通过使用光电二极管或相机等光学检测器，可以观
察和记录干涉条纹的变化。
6.数据处理：通过对记录的干涉条纹进行分析和处理，可以得到物体表
面的形状、位移等参数。
激光干涉仪的应用
激光干涉仪广泛应用于科学研究、工程技术和工业领域。以下是一些常见的应用领域：
1.表面形貌测量：激光干涉仪可以用来测量物体的表面形状和轮廓。通
过分析干涉条纹的密度和形态，可以获取物体表面的高程数据，从而实现对物体形貌的准确测量。
2.镜面反射测试：激光干涉仪可以用来测试镜面的反射质量。通过分析
镜面反射的干涉条纹，可以评估镜面的平整度、平行度等参数，从而判断镜面的质量。
3.光学元件定位：激光干涉仪可以用来定位光学元件，例如透镜、光栅
等。通过测量光学元件的位置和位移，可以实现准确的光学装配和校正。
4.振动分析：激光干涉仪可以用来分析物体的振动状态。通过测量物体
激光干涉仪原理
激光干涉仪原理
激光干涉仪是一种利用激光干涉现象来测量物体表面形状、薄膜厚度、折射率
等参数的精密光学仪器。其原理基于激光的相干性和干涉现象，通过激光光束的分束、干涉和合束，实现对被测物体的精密测量。
激光干涉仪的原理主要包括干涉、分束、合束和干涉图样的形成。首先，激光
干涉仪利用激光的相干性，使得两束光线相互叠加形成干涉条纹。当两束相干光线相遇时，由于光波的叠加效应，形成明暗交替的干涉条纹，通过测量干涉条纹的位置和形态，可以得到被测物体的形状和参数信息。
其次，激光干涉仪通过分束器将激光光束分为两束，分别照射到被测物体表面，然后再利用合束器将两束光线重新合成一束，使得两束光线相互干涉，形成干涉条纹。通过测量干涉条纹的位置和形态变化，可以得到被测物体表面的形状信息。
激光干涉仪的干涉图样是由两束相干光线相互叠加形成的，其形态和位置的变
化与被测物体的形状和参数密切相关。通过对干涉图样的分析和处理，可以得到被测物体的形状、薄膜厚度、折射率等参数信息。
总的来说，激光干涉仪利用激光的相干性和干涉现象，通过分束、干涉和合束
的过程，实现对被测物体的精密测量。其原理简单而又精密，广泛应用于工业制造、科学研究、医学诊断等领域，为精密测量提供了重要的技术手段。
激光干涉仪的应用非常广泛，包括但不限于工业制造中的零件测量、表面质量
检测、薄膜厚度测量；科学研究中的光学实验、材料表征、精密测量；医学诊断中的眼底成像、生物组织测量等。随着激光技术的不断发展和完善，激光干涉仪的应用领域将会更加广阔，为各行各业的精密测量提供更加可靠、精准的技术支持。
激光干涉仪的原理
激光技术在当今的社会生产和生活中得到了十分广泛的应用，同时其在很多方面都发挥着十分重要的作用。激光具有三个重要的特性：①波长稳定②波长短③具有干涉性。
激光干涉仪是以干涉测量法为原理，利用激光作为长度基准，对数控设备（加工中心、三坐标测量机等）的位置精度（定位精度、重复定位精度等）、几何精度（俯仰扭摆角度、直线度、垂直度等）进行精密测量的精密测量仪器。激光干涉仪有单频的和双频的两种。单频的是在20世纪60年代中期出现的，最初用于检定基准线纹尺，后又用于在计量室中精密测长。双频激光干涉仪是1970年出现的，它适宜在车间中使用。激光干涉仪在极接近标准状态（温度为20℃、大气压力为101325帕、相对湿度59%、CO2 含量0.03%）下的测量精确度很高，可达1×10。
激光干涉仪的原理：
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具有单一频率，标称波长为633nm，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——反射光束和透射光束。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。
激光干涉测量技术
应用领域
长度计量
激光干涉仪广泛应用于长度计量领域， 如机床、三坐标测量机等的定位精度 和重复定位精度的测量。
光学元件检测
激光干涉技术可以用于检测光学元件 的表面形貌、折射率等参数，以及光 学系统的装配和调整。
振动与位移测量
激光干涉技术可以用于测量物体的振 动和位移，如振动台、加速度计等的 校准和测试。
04 激光干涉测量技术的应用 实例
长度测量
激光干涉仪是长度测量的重要工具，其精度高、稳定性好，广泛应用于各种长度测 量场景。
通过比较激光干涉仪的读数和已知标准长度，可以精确测量物体的长度、位移和尺 寸。
激光干涉仪还可以用于测量光学元件的焦距、透镜组的位置和光束的偏转角度等参 数。
振动测量
激光干涉技术可以用于测量物体 的振动，包括振动幅度、频率和
相位等参数。
通过将激光束反射到被测物体上， 并观察干涉条纹的变化，可以精
确测量物体的振动情况。
这种技术广泛应用于机械、航空 航天、汽车和能源等领域，用于 监测设备的运行状态和评估结构
的稳定性。
光学元件检测
激光干涉技术可以用于检测光 学元件的质量和性能，如透镜、 反射镜和光栅等。
通过测量干涉条纹的数量和分 布，可以评估光学元件的表面 质量和光学性能。
激光干涉测量技术
激光干涉仪原理介绍
4.5
8
Concrete
Machine foundations
6
11
Invar
Low expansion encoders/structures
<1
<2
Zerodur glass "Zero" expansion encoders/structures
<0.1
<0.2
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8/19/2020
Slide 4
基本概念 – 激光的产生
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Slide 5
基本概念— 激光的干涉特性
+
+
+
-
=
=
相长干涉
如果两束光相位相同，光波会叠加增强，表 现为亮条纹。
相消干涉
如果相位相反，则光波会相互抵消，表现为 暗条纹。
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线性测量原理
安装方式：
8
6
4
2
0 Uncompensated Compensated
- 如下的变化会带来1ppm的变化: 空气温度 空气压力 相对湿度 (at 20 degree Celsius) 相对湿度 (at 40 degree Celsius)
1 degree Celsius 3.3 mbar 50% 30%
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Radiation Harsh Application | 强辐射环境应用
强辐射环境下FPS3010激光干涉测量
Laser Interferometry in Radiation Harsh Environments using the FPS3010
介绍
目前，同步辐射应用已经扩展到多种邻域中，如生物科技（蛋白质晶体），医药研究（微生物），工程应用（高分辨率裂缝演变成像），高级材料研究（纳米结构材料）。在纳米领域许多应用中，如透镜组，布拉格反射器，狭缝以及目标定位等都需要非常高的分辨率。机械结构需要高集成度，高稳定性，并且要减小温漂以及定位误差的影响。另外，运动部件的质量需要严格控制到最低，从而提高机械特性，并且减小位置误差。
针对以上讨论，这意味着编码必须在待测物附近，也就是说，编码器即使不是在X光或者粒子束中，也需要安置在辐射区内。
FPS3010激光干涉仪最大的特点是皮米级分辨率，兼容真空环境，并且在此类应用中，可以采用远程控模块。因此，FPS3010可以工作在强辐射环境下，也就是将干涉仪系统以及子系统安装在同步辐射光源或者束线附近，以及其他高辐射的环境中。
在目前的传感器选型中，“M12”传感器探头可以工作在高达10MGy的辐射环境下。这个研究主要针对这些新型传感器的耐辐射强度。实验主要工作在60Co源下(1.17 MeV / 1.33 MeV γ- and 0.31 MeV β-rays)。实验证明在3MGy辐射强度下传感头的读数没有明显偏差。在第二步骤测试中，对比传感器头放置在10MGy强辐射环境前后，对固定目标的测量值。对比结果为传感器所得目标值没有明显偏差。将两个UHV真空兼容 M12传感头（一个是带AR膜透镜，一个是不带AR膜透镜），安装到聚酰亚胺光纤上，放置在1Gy/s辐射区域中。两个探测头都安装在铝支架上，实验过程中将会有20 nm/°C的温漂。为避免曝光情况，采用镀了金膜的耐辐射镜子，搭建3m反射腔。FPS3010控制器放置在探头测试腔体外，另一个带温控无辐射腔内。在整个测量周期内，腔内温度稳定性高于1℃。测试的最后，总累积量达3.024MGy。
测量
图2a显示在测试过程中，测得的位置值。编码器位置采样率为1kHz。在图中，每一个点为100次独立测量平均值。位置漂移观察周期为34天，采用镀膜传感器测量，3MGy累积量为150nm；未镀膜传感器3MGy累积量为400nm。由于信号保持性较好，所以测得位置值的不确定性（标准偏差）优于10nm。
在未镀膜传感器头，在累积总量达2MGy之后，漂移会略微增大（22.5天）。达到这点之后，可进行两个传感器头性能比较。图2b显示编码器（红线）以及控制器位置（蓝线）的温漂情况。整个周期中，温度漂移小于1℃。
图2：a）传感器头对比图（34天）。每个传感器位置值是100个样品测量值的平均值。b）编码器位置以及真空腔内控制器位置的温度值。
图1：测试装置侧视图和俯视图。上图：侧视图。一个传感器安装在发射源轴向方向上；另一个传感器安装在发射源底下。发射源在辐射中间位置。下图：俯视图。真空法兰安装在下方，同样受到辐射影响。
总结
完成了FPS3010激光位置传感器的两个M12传感器探头在强辐射环境下的测试。
根据机械振动标准，机构和装置都是稳定的。在34天测量周期内位置值不确定性小于10nm。在整个周期内测量位置稳定在100nm之内。强辐射环境的工作能力将会带来新的应用和技术发展。在强磁环境，超高真空下，可实现聚焦镜，劳厄镜片等位移量的测量。测试由CERN完成，辐射测试则是在夫琅禾费实验室完成。
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