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[几何量仪器] 双频激光干涉仪技术现状与发展

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发表于 2014-5-12 14:21:01 | 显示全部楼层 |阅读模式

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作  者:所睿 范志军 李岩 张书练
机构地区:清华大学,精密仪器与机械学系,精密测试技术与仪器国家重点实验室,北京,100084

1 引 言
双频激光干涉仪是激光在计量领域中最成功的应用之一,是工业中最具权威的长度测量仪器。它可用于精密机床、大规模集成电路加工设备等的在线在位测量、误差修正和控制。双频激光干涉仪采用外差干涉测量原理,克服了普通单频干涉仪测量信号直流漂移的问题,具有信号噪声小、抗环境干扰、允许光源多通道复用等诸多优点,使得干涉测长技术能真正用于实际生产。
2 国内外产品现状
目前干涉仪产品大多为双频激光干涉仪。产生双频激光的方法主要是利用塞曼效应和声光调制。塞曼效应受频差闭锁现象影响,产生的双频频差一般较小,通常最大频差不超过4MHz。声光调制方法得到的频差通常较大,一些产品双频激光频差达到20MHz以上。声光调制方法的频率稳定性也非常好,可以利用锁相放大器处理信号;缺点是稳频、调制、合光等环节使得光学结构复杂,调整困难,成本也偏高。
目前国外生产激光干涉仪的公司有美国的Agilent(前身为HP)、ZYGO、英国的Renishaw等公司。其产品各具特点,售价也都很昂贵。
Agilent(HP)公司的双频激光干涉仪采用自制的塞曼双频激光器作光源 ,仪器的光学系统如图1所示。
图1.png
其中5519B的主要参数如下:
激光源:最大频差:4MHz
真空波长精度(寿命范围内):±0.1ppm
真空波长稳定性(1小时):0.002ppm
最高测速:1000mm/s
数据处理电路单元:在1000mm/s测速时测量分辨率可达1.24nm,测量范围±21.2m
Agilent公司的双频激光干涉仪可以多通道同时测量。为适应多通道测量的要求,其部分产品不再采用以前产品将激光头、接收器、电源集成在一起的结构(如HP5528A),而将各个功能模块分离,在每一通道光路上分别布置光电接收器。

Renishaw公司的ML10gold干涉仪实际上是单频偏振干涉的方案 。利用双纵模稳频、然后去掉一个纵模,在光学设计上保证准确的相位差,通过高精度测相和高速A/D转换技术,实现高速和高分辨率测量。其主要光学系统如图2所示。
图2.png
主要参数如下:
激光光源:频率精度(长时间):±0.05ppm
频率稳定性(1小时):0.02ppm
最高测速:1000mm/s
数据处理电路板:在1000mm/s测速时测量分辨率可达1.24nm,测量范围80m
由于是单频激光器,Renishaw公司的产品不能多路分光使用,同时对多轴测量就需要多个激光头,增加成本。

双频激光干涉仪技术现状与发展.rar

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发表于 2014-6-12 17:28:33 | 显示全部楼层
嘿嘿嘿,谢谢版主了,今天帮了我大忙了!
发表于 2015-11-19 12:14:13 | 显示全部楼层
谢谢分享,正好受用
发表于 2016-12-13 00:19:29 | 显示全部楼层
机器人视觉测量
发表于 2020-5-19 16:50:47 | 显示全部楼层
谢谢版主,帮了我的大忙。谢谢啦。
发表于 2021-8-3 09:08:14 | 显示全部楼层
发表于 2021-8-3 09:08:36 | 显示全部楼层
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