雙頻激光干涉儀技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

作　　者：所睿 范志軍 李巖 張書(shū)練
機(jī)構(gòu)地區(qū)：清華大學(xué),精密儀器與機(jī)械學(xué)系,精密測(cè)試技術(shù)與儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京,100084

1 引 言
雙頻激光干涉儀是激光在計(jì)量領(lǐng)域中最成功的應(yīng)用之一，是工業(yè)中最具權(quán)威的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器。它可用于精密機(jī)床、大規(guī)模集成電路加工設(shè)備等的在線在位測(cè)量、誤差修正和控制。雙頻激光干涉儀采用外差干涉測(cè)量原理，克服了普通單頻干涉儀測(cè)量信號(hào)直流漂移的問(wèn)題，具有信號(hào)噪聲小、抗環(huán)境干擾、允許光源多通道復(fù)用等諸多優(yōu)點(diǎn)，使得干涉測(cè)長(zhǎng)技術(shù)能真正用于實(shí)際生產(chǎn)。
2 國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品現(xiàn)狀
目前干涉儀產(chǎn)品大多為雙頻激光干涉儀。產(chǎn)生雙頻激光的方法主要是利用塞曼效應(yīng)和聲光調(diào)制。塞曼效應(yīng)受頻差閉鎖現(xiàn)象影響，產(chǎn)生的雙頻頻差一般較小，通常最大頻差不超過(guò)4MHz。聲光調(diào)制方法得到的頻差通常較大，一些產(chǎn)品雙頻激光頻差達(dá)到20MHz以上。聲光調(diào)制方法的頻率穩(wěn)定性也非常好，可以利用鎖相放大器處理信號(hào)；缺點(diǎn)是穩(wěn)頻、調(diào)制、合光等環(huán)節(jié)使得光學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整困難，成本也偏高。
目前國(guó)外生產(chǎn)激光干涉儀的公司有美國(guó)的Agilent(前身為HP)、ZYGO、英國(guó)的Renishaw等公司。其產(chǎn)品各具特點(diǎn)，售價(jià)也都很昂貴。
Agilent(HP)公司的雙頻激光干涉儀采用自制的塞曼雙頻激光器作光源 ，儀器的光學(xué)系統(tǒng)如圖1所示。

其中5519B的主要參數(shù)如下：
激光源：最大頻差：4MHz
真空波長(zhǎng)精度(壽命范圍內(nèi))：±0.1ppm
真空波長(zhǎng)穩(wěn)定性(1小時(shí))：0.002ppm
最高測(cè)速：1000mm/s
數(shù)據(jù)處理電路單元：在1000mm／s測(cè)速時(shí)測(cè)量分辨率可達(dá)1.24nm，測(cè)量范圍±21.2m
Agilent公司的雙頻激光干涉儀可以多通道同時(shí)測(cè)量。為適應(yīng)多通道測(cè)量的要求，其部分產(chǎn)品不再采用以前產(chǎn)品將激光頭、接收器、電源集成在一起的結(jié)構(gòu)(如HP5528A)，而將各個(gè)功能模塊分離，在每一通道光路上分別布置光電接收器。

Renishaw公司的ML10gold干涉儀實(shí)際上是單頻偏振干涉的方案 。利用雙縱模穩(wěn)頻、然后去掉一個(gè)縱模，在光學(xué)設(shè)計(jì)上保證準(zhǔn)確的相位差，通過(guò)高精度測(cè)相和高速A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速和高分辨率測(cè)量。其主要光學(xué)系統(tǒng)如圖2所示。

主要參數(shù)如下：
激光光源：頻率精度(長(zhǎng)時(shí)間)：±0.05ppm
頻率穩(wěn)定性(1小時(shí))：0.02ppm
最高測(cè)速：1000mm/s
數(shù)據(jù)處理電路板：在1000mm/s測(cè)速時(shí)測(cè)量分辨率可達(dá)1.24nm，測(cè)量范圍80m
由于是單頻激光器，Renishaw公司的產(chǎn)品不能多路分光使用，同時(shí)對(duì)多軸測(cè)量就需要多個(gè)激光頭，增加成本。

嘿嘿嘿，謝謝版主了，今天幫了我大忙了！

謝謝分享，正好受用

機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量

謝謝版主，幫了我的大忙。謝謝啦。

您好，能給我發(fā)一份壓縮包嗎？  Email: 1373780605@qq.com

感謝  [抱拳]