实验二双频激光干涉实验

实验二 双频激光干涉实验 一、 实验目的 了解双频激光干涉测量原理，设计测量长度与角度的干涉系统，并且比较一般干涉测量与双频激光干涉测量的异同。 二、 实验原理 1 . 测长原理如图 1 所示： 其中 L1 为稳频的激光器，Mm、Mr 为两个全反射组件，P1、P2 为检偏器，D1、D2 为光电探测 器。Mm 固定在被测物体上。 输出激光含频差为 f 的两正交线偏振光分量1f 、2f 。输出光经分光镜 BS 后，一 部分光被反射，经检偏器 P1, 两频率分量干涉产生拍频，该信号被光电探测器 D1 接 收，形成参考信号 Sr。透射光经线性干涉仪后，1f 、2f 被分开， 1f 进入参考臂，2f 进入测量臂，由两角锥棱镜反射返回后，在线性干涉仪上会合，经检偏器 P2 后发生干 涉，光电探测器 D2 接收干涉信号，形成测量信号 Sm。 此时如果测量镜以速度v 移动，则1f 的返回光频率发生变化，成为1Dff ,Df为多普勒频差，1Dff 通过线性干涉仪与2f 的返回光会合，经检偏后，其拍频被光电 探测器 D2 接收，Sr，Sm 经前置放大后进入计算机进行计数。 计算机对两路信号进行比较，计算其差值±Df。进而按下式计算动镜的速度 ϑ 和移动的距离得出所测的长度 L。 设在测量中动镜的移动速度v （这里v 可以随时间变化），则由多普勒效应引起的频差变化为： 122Dvvffc (1 -1 ) 式中：1f 激光频率，c 光速，λ 波长，Df为动镜移动时，由它反射回来的光频率 的变化量，也就是经计算机比较计算出来的两路信号的差值。 设动镜的移动距离为D，时间为t 则： 000()222tttDDDv dtfdtfdtN (1-2) N为测量过程中动镜下的条纹数（N 为整数部分， 为小数部分）。 00()ttDDNfdtfdt （1-3） 所以，位移D 的计算公式为： ()2DN (1-4) 2. 测角原理如图2 所示： 如图，基于正弦尺的原理，利用角度干涉仪和角度靶镜，双频激光干涉仪就可以进行角度测量。其干涉光路的工作原理和测长的相似，只不过测量的位移变成了两个角锥棱镜的相对位置变化—D。于是，在小角度的情况下，我们得到角度测量结果（弧度）为： DL  (1-5) 三、 实验步骤 1． 在实验箱中找出需要用的零部件（不用的不要拿出）： （1） PT-1105C 激光头、（2）PT-1303C 高速接收器、（3）PT-1201A 线性干涉仪、（4）PT-1202A 全反射组件、（5）PT-...