專利名稱：基于雙頻正交線偏振光干涉的空氣折射率測量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣折射率測量方法及裝置，尤其是涉及ー種基于雙頻正交線偏振光干渉的空氣折射率測量方法及裝置。
背景技術(shù)：
空氣折射率測量精度是制約各種以激光波長作為長度基準(zhǔn)的光學(xué)測量方法精度提高的ー個(gè)重要因素?？諝庹凵渎蕼y量方法大體上分為間接測量和直接測量兩大類。間接測量法通過測量空氣的壓力、溫度和相対濕度，然后用Edlen公式計(jì)算空氣折射率。由于Edlen公式是在標(biāo)準(zhǔn)空氣情況下得到的，測量環(huán)境中的空氣成分與標(biāo)準(zhǔn)空氣的差異會(huì)對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，雖然通過測量空氣中二氧化碳含量，可以對(duì)空氣折射率進(jìn)行進(jìn)一步的修正，但是各種空氣參數(shù)傳感器所帯來的測量不確定度，也限制了該方法測量精度一般小于3X10_8。因此，在ー些高精度，大范圍的精密測量場合(如測量精度/測量范圍〈10_9)，必須直接測量空氣折射率?？諝庹凵渎实闹苯訙y量常用干渉法實(shí)現(xiàn)，包括瑞利干渉法、抽氣測量法、法ー珀干涉法、雙波長干涉法和多波長干涉測量法等。干涉法測量空氣折射率通常以真空的折射率作為標(biāo)準(zhǔn)，測量光束經(jīng)過長度為L的真空和空氣光路時(shí)的光程差所產(chǎn)生的干涉條紋數(shù)，即2い(n-1) = (N+e) * A0 ( 其中n為空氣折射率，N為干涉條紋的整數(shù)部分，e為干涉條紋小數(shù)部分)。基于干涉法測量空氣折射率，測量精度取決于干涉條紋的細(xì)分系數(shù)和真空、空氣光路長度L，測量時(shí)，在真空腔抽氣或者放氣過程中，由于腔內(nèi)氣流變化太快且不均勻，會(huì)引起干涉條紋抖動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致測量精度受限，因此，目前大多數(shù)基于干涉法的空氣折射率測量精度僅能達(dá)到10_8。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足以激光波長作為長度基準(zhǔn)的光學(xué)精密測量技術(shù)領(lǐng)域中對(duì)高精度空氣折射率測量的需要，本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙頻正交線偏振光干渉的空氣折射率測量方法及裝置，將真空腔內(nèi)折射率變化引起的光程變化量的測量轉(zhuǎn)化為對(duì)測量角錐棱鏡移動(dòng)位移的測量，避免了對(duì)干涉條紋的直接計(jì)數(shù)，從而可精確測得所對(duì)應(yīng)的空氣折射率變化量。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一、一種基于雙頻正交線偏振光干涉的空氣折射率測量方法雙頻激光器輸出波長為X1和入2的正交線偏振光,射向由分光鏡、固定的參考角錐棱鏡和可移動(dòng)的測量角錐棱鏡構(gòu)成的邁克爾遜干涉儀，分別形成各自的干渉信號(hào)，再經(jīng)分光鏡、偏振分光鏡分光后分別由兩個(gè)探測器接收，在該干涉儀的測量光路中放置ー個(gè)與光線傳播方向平行的長度為L的石英真空腔；開始測量空氣折射率之前，石英真空腔被抽成真空，移動(dòng)測量角錐棱鏡使波長ん和X2的干渉信號(hào)相位差為0，然后將空氣通入石英真空腔，直至該腔內(nèi)部空氣與外部空氣一致，接著再次移動(dòng)測量角錐棱鏡使波長X1和X2干涉信號(hào)的相位差再次為O，則石英真空腔中折射率變化引起的測量光路光程差的變化量即為測量角錐棱鏡的移動(dòng)位移，最后根據(jù)石英真空腔長度L、測量角錐棱鏡的移動(dòng)位移Al與空氣折射率n的關(guān)系，得到空氣折射率為
權(quán)利要求
1.一種基于雙頻正交線偏振光干渉的空氣折射率測量方法，其特征在于雙頻激光器輸出波長為ん和X2的正交線偏振光，射向由分光鏡、固定的參考角錐棱鏡和可移動(dòng)的測量角錐棱鏡構(gòu)成的邁克爾遜干涉儀，分別形成各自的干渉信號(hào)，再經(jīng)分光鏡、偏振分光鏡分光后分別由兩個(gè)探測器接收，在該干涉儀的測量光路中放置一個(gè)與光線傳播方向平行的長度為L的石英真空腔；開始測量空氣折射率之前，石英真空腔被抽成真空，移動(dòng)測量角錐棱鏡使波長X1和X2的干渉信號(hào)相位差為O，然后將空氣通入石英真空腔，直至該腔內(nèi)部空氣與外部空氣一致，接著再次移動(dòng)測量角錐棱鏡使波長X1和X2干渉信號(hào)的相位差再次為O，則石英真空腔中折射率變化引起的測量光路光程差的變化量即為測量角錐棱鏡的移動(dòng)位移，最后根據(jù)石英真空腔長度L、測量角錐棱鏡的移動(dòng)位移Al與空氣折射率n的關(guān)系，得到空氣折射率為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的一種基于雙頻正交線偏振光干渉的空氣折射率測量裝置，其特征在于包括雙頻激光器(I)，分光鏡(2)，參考角錐棱鏡(3)，石英真空腔(4)，測量角錐棱鏡(5)，偏振分光鏡(6)，第一探測器(7)和第二探測器⑶；雙頻激光器⑴輸出波長為X1和X2的正交線偏振光射向由分光鏡(2)、參考角錐棱鏡(3)和測量角錐棱鏡(5)組成的邁克爾遜干涉儀，形成各自的干渉信號(hào)，再經(jīng)分光鏡(2)、偏振分光鏡(6)分光后，分別至第一探測器(7)和第二探測器(8)，在分光鏡(2)和測量角錐棱鏡(5)之間的測量光路中還置有石英真空腔(4)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于雙頻正交線偏振光干涉的空氣折射率測量方法及裝置。雙頻激光器輸出波長為和的正交線偏振光，射向由分光鏡、參考角錐棱鏡和測量角錐棱鏡構(gòu)成的邁克爾遜干涉儀，形成各自的干涉信號(hào)，再經(jīng)分光鏡、偏振分光鏡分光后，由兩個(gè)探測器接收。石英真空腔放置在測量光路中與光線傳播方向平行，測量前被抽成真空，移動(dòng)測量角錐棱鏡找到兩路干涉信號(hào)第一次同時(shí)過零位置，然后向石英真空腔通入空氣直至與外部一致，再次移動(dòng)測量角錐棱鏡檢測兩路干涉信號(hào)的第二次同時(shí)過零位置，此時(shí)真空腔內(nèi)折射率變化引起的光程變化量即為角錐棱鏡移動(dòng)的位移，根據(jù)真空腔長度、角錐棱鏡移動(dòng)的位移Δl，求出空氣折射率n。本發(fā)明測量精度高、應(yīng)用范圍廣。
文檔編號(hào)G01N21/45GK103063608SQ201310004169
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者陳本永, 嚴(yán)利平, 周硯江, 李超榮 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)