微型激光干涉仪

　　在米范围移动距离中，纳米级的高分辨测量系统，获得越来越重要的意义。然而，至今这类测量系统大多数不轻便且价格昂贵。

　　本文介绍的是一种半导体激光干涉仪全新的设计方案，其结构简单，传感器十分轻便(直径17mm)，具有至今未达到的效率，是距离、力、硬度或折射率理想的测量工具。　所有的激光干涉仪都要花费很多的资金投入高精密的光学元件上，它们有的是作为分立的光学元件相互校准并予固定;有的是用集成光学制作方法做到一个载体材料上面。

　　尽管如此，在大多数测量范围超精密的应用场合，还是装备了激光干涉仪，以求从极端的线性、高分辨能力、非同寻常的动态性能中获得益处。

　　目前，市售的半导体激光二极管可供作干涉仪的光源，它们无论从其结构尺寸还是从发射性能(相干长度、与工作参数相关的光谱)方面都很合适，可以明显降低传感器的尺　　寸和系统的价格。

　　有一种传感器通过减少需要的光学元件，简化了校准过程，开辟了至今用干涉仪不能合理实现的一些应用范围。

　　UPM激光干涉仪采用正弦形电流调制激光二极管工作，使光波以正弦形波长变化(见图1)。通过发射光波与从测量反射器反射的光波相互叠加，产生迭加图样，可用光电　　探测器测到。

　　这种迭加原理与一台带有光电探测器的简单的迈克尔逊干涉仪的作用方式完全相符。为了能够进行方向探测，在普通的干涉仪上加上一段光学传输时间所行距离(入/4)，借此，使第二个光电探测器能够探测到习4相位移动的信号。

　　UPM激光干涉仪将探测到的干涉信号与调制信号的整数倍相混，从而使双相旋转场(sin/cos)解调，该双相位旋转场按照与振幅比的匹配情况，与市售增量系统的信息兼容。

　　旋转场信号的周期相当于半个激光波长，在目前所供应的半导体激光干涉仪中，该值为入/2=390nm。

　　该干涉仪的机械与光学结构的设计，尽可能使元件和装调的花费降到最低。从加工技术角度来看，球体的制作比较　简单，可以做的很精确，所以，用直径Zmm或4mm的后向反射玻璃球作为测量反射器。

　　这种测量反射器以及传感器的特殊结构，能够对未精确沿传感器光轴的反射器移动进行跟踪。如果所测反射器的运动是在圆弧内进行，则在轮廓传感器中这一优点可特殊发挥　　作用。

　　由于传感器的设计方案，同样使高分辨振动测量也很有利，因为使用反射膜可不必对干涉仪进行精调。

全套传动电子学机构，装在封闭的欧洲标准的抽屉式金属壳体内，以有利于与干涉仪一同安装在原设备制造厂的结构内(见图2)。