精密位移量的激光干涉测量方法及实验
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
二、实验原理
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： 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 另一束为透射光，经测量镜M2反射，其复振幅Ut，用下式表示 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 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：
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 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。
三、实验光路 激光器1发出的激光经衰减器2（用于调节激光强度）后由二个定向小孔3，5引导，经反射镜6，7进入扩束准直物镜8，10（即图1中的L1），由分光镜14（即图1中BS）分成二束光，分别由反射镜16（即图1中的M1），18（M2）反射形成干涉条纹并经成像物镜20（即图1中L2）将条纹成于CMOS 23上（即D），这样在计算机屏上就可看到干涉条纹，实现微位移的测量。
四、实验步骤 公共部分： 开机，激光器1迅速起辉，待光强稳定； 打开驱动电源开关； 检查CMOS23上电信号灯亮否； 调整光路时若移开反射镜4，13，扩束激光； 移入反射镜4，13，不扩束激光。 注：以下所有实验的开始步骤均同公共部分 本实验步骤 扩束 在组合工作台16，18上分别装平面反射镜，调节工作台16，18上调平调向测微器，使二路反射光较好重合（在成像物镜20后焦面上，两反射光会聚的焦斑重合） 打开计算机，然后微调工作台上测微器，在显示屏上看见干涉条纹 调整CMOS在轨道上的位置，使干涉条纹清晰，锁定23，再调节可调光阑22孔径位置，滤除分光镜寄生干涉光 测量程序操作
五、实验记录 序号 驱动位移量(L) 条纹数(N) 测量位移量(L) 备注 1 2 3 4