文档介绍：实验二双频激光干涉实验
」、实验目的
设计测量长度与角度的干涉系统,
并且比较一般干涉
了解双频激光干涉测量原理, 测量与双频激光干涉测量的异同。
实验原理
测长原理如图1所示:
稳频激光器L.
图】双频激光测长干涉仪原理
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。
输出激光含频差为的两正交线偏振光分量 f1、f2。输出光经分光镜 BS后，一 部
分光被反射，经检偏器 Pi,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， 仏、f2被分开，f1进入参考臂，f2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f1的返回光频率发生变化， 成为为多
普勒频差，f^ fD通过线性干涉仪与 f2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，计算其差值土 「讦D。进而按下式计算动镜的速度 ？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
变化为：
•%
V （这里V可以随时间变化），则由多普勒效应引起的频差
2v
(1-1)
式中：£激光频率，C光速，入波长，-fD为动镜移动时，由它反射回来的光频率
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:
t t 工 t .
D vdt fd dt fd dt （N " i）
N •；为测量过程中动镜下的条纹数（N为整数部分,
t
N ； - ' （lfD
0
所以，位移D的计算公式为：
DV（N "
2. 测角原理如图2所示:
（1-2）
；为小数部分）。
（1-3）
（1-4）
稳频激光器L：
Sr 细
图2 双频激光测角干涉仪原理
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
置变化一D。于是，在小角度的情况下，我们得到角度测量结果（弧度）为：
(1-5)
三、实验步骤
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-1210A角度干涉组件、（6）角度靶镜、（7）
PT-1801B通用调节架、（8）连接电缆
各部件外形图如下所示：
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图3 各部件外形图
长度（位移）测量：
在平台上搭建测量光路，参考光路如下:
图4长度（位移）测量参考光路
光路搭建时每个光学元件都要保持同轴，完成光路搭建后，运行测量软件即