激光准直干涉法测量导轨不直度

本文讨论了由激光器发出的光束,通过克卜勒内调焦倒置望远镜系统,得到扩束的平行光束,此光束照射到置于被测件(如导轨)上的装有条纹干涉系统的靶上,即可在影屏上获得干涉条纹图象。将靶沿被测导轨移动,由于导轨不直度误差,将使得干涉条纹发生移动,其移动量的大小即精确地表征了不直度的误差大小。实验结果证明:采用激光准直干涉仪作准直和测量,条纹清晰,使用方便,抗干扰及防振性能好,可在车间条件下使用。本装置测量范围可达100米以下的尺寸,其误差小于20微     

高精度激光平面干涉测量系统误差的研究分析方法

叙述了Fizeau激光平面干涉系统的测量原理.依据ISO发布的测量不确定度表示指南,对Fizeau型高精度移相激光平面干涉测量系统的误差进行了系统分析,给出了高精度激光平面干涉仪的各项误差及总误差,其合成标准不确定度为2.63nm.该研究分析方法可适用于同类仪器的测量不确定度评价.     

半导体激光端点测长干涉仪实验系统

半导体激光端点干涉测长法是利用半导体激光频率调制特性的一种在长度的两个端点干涉测量长度的新方法。本文介绍基于这种测长方法研制的半导体激光端点测长干涉仪实验的基本原理,构成,定标方法和测量结果。     

一种新型单频激光干涉系统的研究

这种单频激光干涉系统采用共光路设计布局,通过偏振分束器以及1/4波长片等光学器件对干涉条纹进行空间移相,提取相位依次相差90°的三路干涉输出信号,进行比较放大,解决了常规单频激光干涉仪中的光强“零漂”问题。利用共模抑制技术,提高了干涉系统的测量稳定性和重复性。采用光程差放大技术,提高了干涉系统的分辨力。     

HP5528A激光干涉仪在小角度细分精度测试中的应用

本文介绍用ＨＰ５５２８Ａ激光干涉仪的角度测量组件与多齿分度台相结合对圆感应同步器或圆光栅等测角系统的小角度细分精度进行测试的原理和实际应用，以多齿分度台为标准对ＨＰ５５２８Ａ测角系统在小角度测量范围内的系统误差进行检定，利用该仪器的预置功能对系统误差作补偿，可使１度范围内的细分测角精度提高到０．１角秒左右。     

试析光干涉测量几何长度的相对不确定度极限

随着稳频激光和现代干涉仪的发展，光波波长在空气中的不确定性已成为限制用光学方法测量几何长度相对不确定度的主要因素。本回顾了现代干涉测长精度的提高；探讨了用Ｅｄｌｅｎ公式修正空气中波长及其在高精度实际应用中的限制，用折射率干涉仪修正空气中波长的技术关键和可达到的精度极限；最后介绍了在真空中测长的实用性以及可能达到的精度。     

一种新型位移与角度同时测量系统的设计

为了消除悬臂梁移动时产生的阿贝偏角误差,设计了一种可同时测量角度与位移的精密测量系统．首先,在激光干涉原理的基础上,通过改变光路将角度转换为可以反映干涉系统中光程差变化的位移量．其次,采用压电陶瓷（PZT）驱动柔性铰链机构,产生运动的干涉条纹．最后,采用四细分条纹计数辨向方法,进行运动干涉条纹的接收与处理实验,结果表明：在条纹宽度处于合适值时,系统满足了对阿贝偏角精密测量的要求．     

利用纳米测量机实现大范围的计量型原子力显微镜

利用纳米测量机(NMM)和原子力显微镜(AFM)实现了大范围的计量型AFM,测量范围可以达到25mmⅹ25mmⅹ5mm,分辨力为0.1nm。纳米测量机扩展了普通AFM测头的测量范围,减小了压电扫描器固有特性的影响。运动全范围内的自适应误差补偿通过5个自由度的闭环操作得以实现。系统的高精度是通过3个微型激光干涉仪的零阿贝误差设置,一个表面传感AFM测头以及两个角度传感器实现。系统具有4种工作模式,其中第4种为最佳工作模式。实验结果表明系统具有高精度和大范围的特点。     

一种用于纳米计量的原子力显微镜测头的设计

介绍了我们研制的一种高精度、具有计量学意义的原子力显微镜测头.该显微测头与其它部件协同工作在50 mm×50 mm×2 mm的测量范围内实现纳米级精度的测量.测头采用光束偏转法检测探针悬臂的微小偏移,由单模保偏光纤引入半导体激光作为光源.该测头安装有3个立体反射镜作为激光干涉仪的参考镜.样品与原子力显微镜测头的相对位置可以由激光干涉仪直接读数,可溯源到米国际定义及国家基准上.激光干涉仪的布置无阿贝误差.测头采用立体光路设计,结构紧凑.测头厚度小于20 mm,质量约200 g,却实现了100 mm的反射光程.使用该测头测得与量块表面的力-距离曲线,还测得标称高度300 nm SiO2台阶样板的图像,分辨率优于0.05 nm.     

一种新型大尺寸长度校准装置的研制

介绍了一种新型的大尺寸长度校准装置,该装置解决了激光干涉仪等高精度大尺寸长度测量仪器的实验室校准与溯源问题.通过采用三路相干光进行测长,根据两辅助光路与主光路的测长偏差计算阿贝角,实现了阿贝误差的实时补偿.利用标准双频激光干涉仪测试了阿贝误差的补偿精度,35 m测量范围内的比对误差小于±3μm.测量精度达到了单光路同轴测量的水平.     

激光量块干涉测量中传感器的应用和校准

本文介绍了双波长激光量块干涉仪中使用的温度、湿度和气压传感器,描述了其工作原理、设计方案、测量不确定度以及校准方法。这些传感器同样可用于其他高准确度长度测量的激光干涉系统中。     

光楔分光中波红外Fizeau型干涉仪光学系统设计

针对中波红外波段胶合立方型分束镜分光局限的问题，本文提出基于光楔分光的中波红外Fizeau干涉仪光学设计方案。在3.39μm工作波长下，为降低干涉系统回程误差，提升测量准确度，采用了两次反射折叠准直光路结构，既保证良好的准直波前，同时优化设计光楔兼顾干涉成像波前。设计采用ZnSe、CaF₂材料，干涉仪准直镜为单片平凸非球面结构，成像镜由双分离式球面镜构成，经蒙特卡罗模拟公差分析，准直镜0.1°视场内准直波前PV优于λ/4，归一化出射孔径内角像差优于3.01×10^-5 rad；干涉成像光路归一化视场成像波前PV优于λ/5，在25 lp/mm处MTF值优于0.38，干涉系统最大成像畸变优于0.11%；在标准面0°视场放置，被测表面倾斜0.05°内干涉系统回程误差小于λ/50。基于光楔分光的中波红外Fizeau干涉仪为中波红外干涉仪光学系统设计提供了新的思路。     

移相干涉仪环境微扰的外差检测及信号处理

对环境微振动干扰进行补偿可减小移相干涉测量的误差,其中振动量的检测是实现振动补偿的前提。以声光调制器作为光学移频器,在移相式平面干涉仪中组合成外差干涉测振系统,可以实现光程差微小变化(范围为0到1/2波长)的实时检测。在外差信号处理中采用单片RF/IF相位测量芯片直接对两路40MHz模拟信号进行比相,简化了通常使用的数字测相方法,其精确测相的典型非线性值小于1度。用该系统实际测量了周期性振动和地面冲击振动对干涉仪的影响,获得了干涉仪所受微振动的幅度和相位。     

水平仪检定器分度值误差检定的新方法

对水平仪检定器分度值误差进行检定,采用规程的检定方法容易产生操作误差.本文介绍一种采用双频激光干涉仪小角度测量系统的检定方法,更为方便快捷,并进行了实验验证.     

基于Koester棱镜的单频干涉仪

介绍了一种采用Koester棱镜的单频干涉仪系统。该系统集成了两个干涉仪分别作为角度干涉仪和测长干涉仪,都是双光束平面镜Michelson干涉仪;使用四通道信号接收系统,可以提高测量的精确性;并给出整个系统的光路图和实验数据,获得较好的结果。     

衍射法X射线激光分束光栅平行度测量系统(英文)

介绍了软X射线光栅分束镜Mach-Zehnder干涉等离子体诊断系统调整用双频光栅线条平行度的衍射法测量系统.该系统主要由激光器,准直镜,待测光栅,精密转台(含角度测量仪),直线工作台,光栅调节架和探测器组成.分析了系统中各种误差对测量精度的影响其中包括距离测量误差、波长误差、光栅准直误差即光栅刻线与入射光和反射光组成的平面不垂直、光栅转动过程的误差、光栅表面面型误差、探测器误差,经计算得到系统的绝对误差为minute.计算表明,该系统的测量精度满足软X射线Mach-Zehnder干涉系统对双频调整光栅的性能要求.     

串连差分白光干涉法测量金属极薄带厚度

利用白光作为光源的干涉仪(WLI)克服了单色相干光干涉相位不确定,不能够进行绝对测量的缺点,本文设计了一种串连差分白光干涉(DMLI)测量极薄金属带材厚度的新系统.该系统的特点是由两个迈克尔逊干涉仪(MI)串联组成差分干涉系统,两个干涉仪的测量反射面由薄带的两个对应表面承担,干涉系统的最后输出信号只与薄带的厚度有关,而与薄带在测量光路中的位置无关.理论分析及实验结果表明,该系统既有干涉测量的高精度,高灵敏度,又具有较强的抗干扰能力.     

激光—多普勒弹射冲击速度校准方法

介绍了采用激光－多普勒振干涉系统绝对复现大位移、宽脉冲的冲击加速度量值的方法，说明了干涉系统的构成及原理。这种方法适合于长距离干涉测量和动态干涉测量。     

精密小角度检定装置的研制

本文介绍了一种采用正弦原理,以迈克尔逊干涉法测量垂直角的小角度激光测量仪的研制过程。叙述了精密小角度检定装置测量原理、结构设计,软硬件功能设置,装置重复性、稳定性、测量不确定度分析与评定。精密小角度检定装置是集光、机、电为一体的高准确度测量仪,主要用于对小角度计量仪器示值误差进行检定,其装置符合国家检定规程激光小角度测量仪JJG998-2005要求,实现了高准确度垂直小角度直接干涉测量。     

多倍程激光干涉仪光路几何特性分析

针对纳米计量高分辨力的要求,应用光学倍程法设计了一套基于Michelson激光干涉仪原型的多倍程激光干涉系统.该系统光源由保偏光纤直接导入,采用共光路、立体空间布局设计.通过建立模型分析该干涉系统的几何特性,得出移动镜偏转对该系统带来的影响可以得到有效补偿,因而光路具有很好的稳定性.出射的参考光与测量光始终保持平行,便于干涉系统光路的整体布局与信号接收,同时易于光路的调节从而获得对比度高、信噪比好的干涉信号.