激光合成波長干涉測量空氣折射率波動的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光合成波長干涉測量空氣折射率波動的方法。在由雙頻激光器、分光鏡、兩個偏振分光鏡、參考角錐棱鏡和測量角錐棱鏡構(gòu)成的激光合成波長干涉儀中，固定干涉儀的測量角錐棱鏡，則測量臂的第一偏振分光鏡和測量角錐棱鏡之間的光路構(gòu)成了空氣折射率波動傳感腔；該腔內(nèi)空氣折射率的波動引起的干涉儀測量臂的光程變化等效為一個微小的被測位移，通過激光合成波長干涉位移測量原理，將該微小被測位移的測量轉(zhuǎn)換成參考角錐棱鏡移動位移（毫米或微米級）的測量，從而實現(xiàn)了對空氣折射率波動的高精度檢測。本發(fā)明空氣折射率波動的測量精度達到10-11，可應(yīng)用于空氣折射率和精密長度測量等【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說明】激光合成波長干涉測量空氣折射率波動的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣折射率測量方法，具體涉及一種激光合成波長干涉測量空氣折射率波動的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣折射率是以激光波長作為長度“尺子”的各種光學(xué)精密測量【技術(shù)領(lǐng)域】的一個重要參數(shù)?？諝庹凵渎蕼y量方法分為空氣折射率絕對測量和空氣折射率波動測量兩大類?？諝庹凵渎式^對測量是以真空為參考給出空氣折射率測量結(jié)果的方法，例如，Edlen公式法:通過測量空氣的壓力、溫度和相對濕度，以及二氧化碳含量，然后按Edlen公式計算得出空氣折射率；瑞利干涉法、抽氣測量法、法一珀干涉法和多波長干涉測量法等干涉法:檢測激光光束經(jīng)一定長度的真空腔和空氣腔時所產(chǎn)生的干涉條紋變化數(shù)來實現(xiàn)空氣折射率的測量?？諝庹凵渎什▌訙y量是指在一固定或初始空氣折射率值附近檢測空氣折射率的波動范圍的測量方法。雖然現(xiàn)有空氣折射率絕對測量方法可以實現(xiàn)較高測量精度，如Edlen公式法的測量精度一般在10_8量級，大多數(shù)干涉法的空氣折射率測量精度達到10_8-10_9量級，但是，由于很難獲得真正的純真空條件，因此，限制了空氣折射率絕對測量精度的提高和測量過程的實施。空氣折射率波動測量方法主要用于觀測空氣折射率的波動變化，可廣泛應(yīng)用于精密長度或形貌變化的相 對測量，因此，在無需知道絕對空氣折射率值的情況下，實施空氣折射率變化的波動檢測，在精密光學(xué)測量【技術(shù)領(lǐng)域】具有重要的應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種激光合成波長干涉測量空氣折射率波動的方法。干涉儀測量臂空氣折射率的波動引起測量臂光程的變化，根據(jù)激光合成波長干涉位移測量原理精確測得，從而精密測得空氣折射率的波動。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，該方法的步驟如下:
[0005]I)雙頻激光器輸出波長為^和λ 2的正交線偏振光,射向由分光鏡,第一偏振分光鏡，參考角錐棱鏡，測量角錐棱鏡和第二偏振分光鏡構(gòu)成的激光合成波長干涉儀；
[0006]2)當(dāng)激光合成波長干涉儀的參考角錐棱鏡移動時，波長λ JP λ 2的干涉信號分別由第一探測器和第二探測器接收，由數(shù)字信號處理器測量這兩路干涉信號之間的相位差；
[0007]3)固定激光合成波長干涉儀的測量角錐棱鏡，第一偏振分光鏡和測量角錐棱鏡之間的測量臂光路構(gòu)成了長度為L的空氣折射率波動傳感腔；
[0008]4)開始測量空氣折射率之前,移動參考角錐棱鏡使波長X1和λ 2的干涉信號相位差為O ;
[0009]5)當(dāng)傳感腔內(nèi)的空氣折射率變化波動Λη&時，引起激光合成波長干涉儀測量臂光路變化一個等效的被測位移Λ Iequva = Δ nair.L，導(dǎo)致波長λ i和λ 2的干涉信號相位差發(fā)生變化；
[0010]6)再次移動參考角錐棱鏡使波長入1和λ 2干涉信號相位差為0，記錄參考角錐棱鏡移動的位移AL ;
[0011]7)根據(jù)激光合成波長干涉位移測量原理
【權(quán)利要求】
1.一種激光合成波長干涉測量空氣折射率波動的方法，其特征在于，該方法的步驟如下: 1)雙頻激光器輸出波長為^和λ2的正交線偏振光，射向由分光鏡，第一偏振分光鏡，參考角錐棱鏡，測量角錐棱鏡和第二偏振分光鏡構(gòu)成的激光合成波長干涉儀； 2)當(dāng)激光合成波長干涉儀的參考角錐棱鏡移動時，波長X1和λ2的干涉信號分別由第一探測器和第二探測器接收，由數(shù)字信號處理器測量這兩路干涉信號之間的相位差； 3)固定激光合成波長干涉儀的測量角錐棱鏡，第一偏振分光鏡和測量角錐棱鏡之間的測量臂光路構(gòu)成了長度為L的空氣折射率波動傳感腔； 4)開始測量空氣折射率之前，移動參考角錐棱鏡使波長X1和λ2的干涉信號相位差為O ; 5)當(dāng)傳感腔內(nèi)的空氣折射率變化波動時，引起激光合成波長干涉儀測量臂光路變化一個等效的被測位移Λ Iequva = Δ nair.L，導(dǎo)致波長λ i和λ 2的干涉信號相位差發(fā)生變化； 6)再次移動參考角錐棱鏡使波長入1和λ2干涉信號相位差為O，記錄參考角錐棱鏡移動的位移AL ; 7)根據(jù)激光合成波長干涉位移測量原理
【文檔編號】G01N21/45GK103743708SQ201310677038
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】嚴利平, 陳本永, 劉燕娜 申請人:浙江理工大學(xué)