红外拍频锁定型绝对距离干涉仪的研究

利用3.39μm波段双线氦氖激光器作光源实现了作者提出的拍波锁定绝对距离干涉仪新方案。在阐述绝对距离干涉计量的逐级精化理论和上述氦氖激光两级合成波测长方案的基础上,着重分析了双波长拍波锁定干涉测长原理,给出了实验原理图和部分测量结果。分析表明,拍波锁定绝对距离干涉仪的干涉条纹尾数测量精度已达5×10~(-4)。     

用于绝对距离测量的0．6328μm氦－氖激光外差干涉仪

提出了一种用于绝对距离测量的新型外差干涉仪，它采用０．６３２８μｍ双模氦－氖激光器，光外差干涉和电信号混频、比相技术，直接测量合成波小数级次。此法避免了该领域常用的外差干涉仪的不足和拍波干涉仪结构复杂的问题，而且测量精度高、抗干扰能力强、测量时间短，使绝对距离测量技术更具有实用性。     

线性调频激光双干涉仪绝对距离测量的研究

提出一种双干涉仪绝对距离方法，利用参考干涉仪的误差补偿作用，有效地抑制了激光器光学特性相关误差源对外腔半导体激光器线性调频绝对距离干涉测量系统的影响，提高了测距精度。文中介绍了测量原理和实验装置，作了误差补偿分析，并给出实验结果。     

自消除环境扰动的干涉型波长漂移测量

介绍了一种新颖的干涉波和探测方法,该方法可用于光学传感系统中测量波长的漂移。在本文法中,采用了另一已知波长的参江与被测光波长的光一起注入探测系统中,其中参考波长用于稳定干涉仪的光程差,以保证波长探测系统对环境扰动（如温度波动、机械振动）的不敏感。初步实验表明,使用本可将系统的信噪比提高２５ｄＢ。     

激光干涉仪非线性的测量

激光干涉仪和高精度位移传感器的非线性一般为1～5nm,为了对这样的非线性进行测量,必须使用高精度测量方法,并建立高精度测量装置。文中描述了高精度拍频法布里 珀罗激光干涉仪,和利用它对工业激光干涉仪的非线性进行的测量实验。测量范围大于1.3μm,测量不确定度约为2nm。     

3.39μm波段双线He-Ne激光两级合成波长组成方案的实验验证

利用红外拍波干涉仪验证了用于无导轨大长度测量的3.39μm波段双线He-Ne激光两级合成波长组成方案。文中介绍了该合成成长组成方案的具体内容和用来验证该方案的红外拍波干涉仪工作原理,分析了所取得的实验结果。本工作为使用3.39μm波段双线He-Ne激光的大长度测量方案提供了实验依据。     

用于检测激光棒的变倾角马赫-曾德尔干涉仪

为实现激光棒透射波前的测量,改善一般泰曼型或斐索型干涉仪测量小口径激光棒透射波前时的边缘衍射效应,研究了一种变倾角移相马赫-曾德尔干涉仪。通过调整移相反射镜的倾斜姿态,改变入射到马赫-曾德尔干涉光路的光束倾角,参考光束与测试光束的光程差随之变化,从而在相干光之间引入相移,实现了相移干涉测量。利用该干涉仪测量一根口径为Ф6 mm、长度为60 mm激光棒(Nd:YAG)的透射波前,测量结果的峰谷值(PV)为0.391λ,均方根值(RMS)为0.056λ;使用ZYGO激光干涉仪测量同一根激光棒,其透射波前的峰谷值(PV)为0.370λ,均方根值(RMS)为0.064λ。对比结果表明该干涉仪能实现光学元件透射波前的高精度检测,测试结果的一致性验证了该方案的可行性。该变倾角移相方法具有较高的移相精度和较大的移相范围,且该变倾角干涉系统中光束仅一次透过待测激光棒,可有效抑制多光束干涉现象,改善小口径激光棒的边缘衍射效应。     

用光纤干涉仪检测I形复合材料梁腹板/翼缘连接处的分层

介绍了一种在超声回弹波频谱分析基础上用光纤干涉仪来检测I形复合材料梁腹板/翼缘连接处分层的方法, 利用超声发射器在I形梁中产生应力波, 用表面粘贴的光纤干涉仪来接收应力波产生的输出信号, 对此信号进行频谱分析可找到I形梁的分层位置。理论分析和实验都表明了此方法探测复合材料梁腹板/翼缘连接处分层的可行性。      

用光纤干涉仪检测I形复合材料梁腹板/翼缘连接处的分层

介绍了一种在超声回弹波频谱分析基础上用光纤干涉仪来检测I形复合材料梁腹板/翼缘连接处分层的方法,利用超声发射器在I形梁中产生应力波,用表面粘贴的光纤干涉仪来接收应力波产生的输出信号,对此信号进行频谱分析可找到I形梁的分层位置。理论分析和实验都表明了此方法探测复合材料梁腹板/翼缘连接处分层的可行性。     

基于激光干涉仪同步测量的动态校准装置

为满足时变几何量的瞬时动态测试需求,研制了一种基于激光干涉仪同步测量的动态校准装置。该装置采用直线运动导轨和运动发生器、长度标准器激光干涉仪,以基于GNSS驯服时钟的同步触发器实现同步测量并确保时间准确稳定,并使用动态校准软件实现控制一体化。经综合分析激光干涉仪的最大允许误差、直线运动导轨的直线度、环境因素、触发信号间时延及激光干涉仪测量时延等因素,该装置的长度示值的测量不确定度为Q[1.8μm, 3×10^-7L](k=2)。与同型号激光干涉仪的比对实验和激光跟踪仪瞬时长度测试实验,证明了不确定度评定的合理性以及该装置在瞬时动态准确度测试中的可行性。     

剪切干涉仪光子计数法动态波前探测

实时动态波前探测技术是自适应光学系统最重要的单元技术之一。本文报导了在弱光条件下,利用动态剪切干涉仪和光子计数法进行弱光波前误差探测的实验。叙述了波前探测装置的原理,讨论了相位测量的主要误差源。实验结果表明,在每一探测周期内,仅有几十到一百个光电子脉冲的情况下,可获得波前信息。     

193nm移相点衍射干涉仪的测量误差分析

为了提高移相点衍射干涉仪对193 nm投影光刻系统的检测精度,本文对其主要测量误差进行了探讨.在简要介绍了193 nm移相点衍射干涉仪的基本结构和测量原理之后,总结了可能对测量结果产生影响的各种误差及其产生的原因.通过理论分析和数值模拟的方法分别对参考波前误差,相移误差、探测器非线性误差以及光源波动,环境变化引起的随机误差等进行了具体分析,从而得到各种测量误差的大小、存在形式以及与干涉仪结构参数的依赖关系,并提出了相应的避免或减小误差的方法.     

激光干涉仪在10米测长机导轨直线度检测中的应用

为检测10米光栅测长机导轨的直线度,采用双频激光干涉仪系统作为主要测量工具,以最佳平方逼近法计算10米光栅测长机导轨的直线度。根据双频激光干涉仪的测量直线度测量原理,结合直线度的评定方法,对10米光栅测长机导轨的直线度的测量方法进行了介绍。实验表明,采用双频激光干涉仪测量直线度的方法实用,较为准确、方便、直观。     

斐索型自聚焦棒测振干涉仪量程的扩展

本文报导斐索型自聚焦棒干涉仪测量微小振动的振幅范围从纳米量级扩展到微米量级的研究工作,介绍测量原理,并给出实验结果。     

折叠腔法布里—珀罗干涉及其透射光相位变化的研究

利用折叠腔法-珀干涉仪实现了高精度位移测量,使干涉级次的当量缩小了一倍,而且扩大了法-珀干涉仪的测量范围。但折叠腔法-珀干涉仪透射光的相位在经立体棱镜反射时发生了变化,本文对折叠腔法-珀干涉仪及其透射光相位的变化进行了分析研究。     

高精度衍射光栅干涉仪的研制

提出了一种新型的激光衍射光栅干涉仪测量系统,以光栅衍射原理和偏振光学为理论基础,配合正交信号的解相位细分原理,使得该系统可以达到纳米级分辨率.由于光栅干涉测量系统以光栅栅距作为测量基准,相对于传统干涉仪,光栅尺系统受环境因素造成的测量误差影响较小.通过实验校正,得到不同行程范围内光栅干涉测量系统的纳米级重复性误差,新型的激光衍射光栅干涉仪测量系统适合于较长行程的高精度位移测量.     

光纤干涉仪条纹动态测量技术

针对光纤干涉仪条纹的CCD动态测量技术,分析了限制条纹最大允许移动速度的因素,提出了采用中值滤波提高信号处理速度的方法。在条纹移动速度成指数增长时,实验观察了条纹位移测量值的变化情况,并进行了中值滤波实验。结果表明,条纹的最大允许移动速度除受CCD的场频和信号处理时间影响外,还与干涉仪使用的光源波长和光纤直径以及两光纤间的距离有关;中值滤波可以缩短信号处理时间,同时获得较好的滤波效果。     

平面光学元件平面度动态干涉拼接测量

开展了基于动态干涉仪的平面光学元件平面度干涉拼接测量,并研究了影响测量和拼接的主要误差。用二级减振的方法来抑制环境中振动的影响;根据允许的变化条纹数来控制二维移动平台导轨精度。建立了以ZYGO公司的DynaFiz干涉仪为子口径采集仪器的干涉拼接系统,开展了单口径平面度测量及拼接实验,完成了200mm×300mm 平面光学元件的平面度测试,并与大口径干涉仪所测试的全口径测量数据进行比对,拼接结果的10次实验均方差为0.001λ(λ=632.8nm)。     

激光干涉仪在纳米测量中的典型应用

激光干涉仪具有测量分辨力高、测量结果可溯源等优点,在纳米测量中的应用日益广泛。介绍纳米测量机和低膨胀材料线膨胀系数测量装置中应用的迈克尔逊型激光干涉仪以及在高准确度位移测量装置中应用的法布里-珀罗型激光干涉仪,并结合这些实例对激光干涉仪光学系统设计、测量环境控制、迈克尔逊干涉仪非线性误差补偿以及法布里-珀罗干涉仪量程扩展等方面的关键问题进行分析和总结。所述原则和方法对实现纳米级测量准确度具有重要意义,可为高准确度激光干涉仪的研制及其在纳米测量中的更广泛应用提供技术参考。     

冲击压缩下氧化铝陶瓷中的延迟破坏实验研究

利用轻气炮对不同厚度的氧化铝陶瓷试件进行了平板冲击实验,并借助激光速度干涉仪(VISAR)测试了试件的自由面速度历程。实验结果显示,自由面速度曲线上存在表征破坏波出现的二次压缩信号。根据实验结果计算获得了破坏波穿过试件的运动进程,并确定了试件中破坏波的运动轨迹近似为一条直线,得出在冲击压力为7.16GPa时试件内破坏波波速约为5.051km/s,破坏延迟时间约为0.105μs。最后简单分析了该现象产生的物理机制。