條紋計數(shù)干涉儀適用范圍

但是這種單頻的激光儀并非完美，它的一個根本弱點就是受環(huán)境影響嚴(yán)重，在測試環(huán)境惡劣，測量距離較長時，這一缺點十分突出。其原因在于它是一種直流測量系統(tǒng)，必然具有直流光平和電平零漂的弊端。激光干涉儀可動反光鏡移動時，光電接收器會輸出信號，如果信號超過了計數(shù)器的觸發(fā)電平則就會被記錄下來，而如果激光束強度發(fā)生變化，就有可能使光電信號低于計數(shù)器的觸發(fā)電平而使計數(shù)器停止計數(shù)，使激光器強度或干涉信號強度變化的主要原因是空氣湍流，機床油霧，切削屑對光束的影響，結(jié)果光束發(fā)生偏移或波面扭曲。這種無規(guī)則的變化較難通過觸發(fā)電平的自動調(diào)整來補償，因而限制了單頻干涉儀的應(yīng)用范圍，只有設(shè)法用交流測量系統(tǒng)代替直流測量系統(tǒng)才能從根本上克服單頻激光干涉儀的這一弱點。

而雙頻激光干涉儀正好克服了這一弱點，它是在單頻激光干涉儀的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種外差式干涉儀。和單頻激光干涉儀一樣，雙頻激光干涉儀也是一種以波長作為標(biāo)準(zhǔn)對被測長度進(jìn)行度量的儀器，所不同者，一方面是當(dāng)可動棱鏡不動時，前者的干涉信號是介于最亮和最暗之間的某個直流光平，而后者的干涉信號是一個頻率約為1.5MHz的交流信號;另一方面，當(dāng)可動棱鏡移動時，前者的干涉信號是在最亮和最暗之間緩慢變化的信號，而后者的干涉信號是使原有的交流信號頻率增加或減少了△f，結(jié)果依然是一個交流信號。因而對于雙頻激光干涉儀來說，可用放大倍數(shù)較大的交流放大器對干涉信號進(jìn)行放大，這樣，即使光強衰減90%，依然可以得到合適的電信號。由于這一特點，雙頻激光干涉儀可以在恒溫，恒濕，防震的計量室內(nèi)檢定量塊，量桿，刻尺和坐標(biāo)測量機等，也可以在普通車間內(nèi)為大型機床的刻度進(jìn)行標(biāo)定，既可以對幾十米的大量程進(jìn)行精密測量，也可以對手表零件等微小運動進(jìn)行精密測量，既可以對幾何量如長度、角度.直線度、平行度、平面度、垂直度等進(jìn)行測量，也可以用于特殊場合，諸如半導(dǎo)體光刻技術(shù)的微定位和計算機存儲器上記錄槽間距的測量等等。

用穩(wěn)頻的氦氖激光器作為光源，由于它的相干長度很大，干涉儀的測量范圍可以大大的擴(kuò)展;而且由于它的光束發(fā)散角小，能量集中，因而它產(chǎn)生的干涉條紋可以用光電接收器接收，變?yōu)殡娪嵦?，并由計?shù)器一個不漏的記錄下來，從而提高了測量速度和測量精度，比如說我國自行設(shè)計與制造的以氦氖激光器作為光源的光電光波比長儀，可以在20分鐘之內(nèi)把1米線紋尺上1001條刻線依次自動鑒定完畢，精度達(dá)到±0.2μm，這就是激光干涉儀的成功例證。

條紋掃描干涉儀 條紋掃描干涉儀的特點:①干涉系統(tǒng)本身的誤差可用絕對校正法測出和存儲，并在后續(xù)的波面測試中自動除去，因此降低了干涉系統(tǒng)各光學(xué)元件的加工要求。當(dāng)要求測量精度為/100時,干涉系統(tǒng)的波面誤差只要1就夠了。②由于二極管陣列上光強以隨機形式多次取樣和平均，因此大氣抖動、振動及熱變形對測量精度的影響明顯下降。

用調(diào)制參考波面使干涉條紋對探測器掃描來實現(xiàn)波面位相精密探測的儀器。以特外曼-格林型條紋掃描干涉儀為例。如圖所示，該干涉儀參考波面的調(diào)制是通過壓電晶體驅(qū)動參考反射鏡來達(dá)到的。調(diào)制的干涉條紋被32×32二極管陣列所接收，用一臺小型電子計算機及一系列外部設(shè)備對測量過程進(jìn)行控制、計算及顯示，完成對被測件(包括平面、球面及鏡頭)1024點的位相探測，測量精度可達(dá)/100。

干涉儀的應(yīng)用極為廣泛，主要有如下幾方面：

在雙光束干涉儀中，若介質(zhì)折射率均勻且保持恒定，則干涉條紋的移動是由兩相干光幾何路程之差發(fā)生變化所造成，根據(jù)條紋的移動數(shù)可進(jìn)行長度的精確比較或絕對測量。邁克耳孫干涉儀和法布里-珀羅干涉儀曾被用來以鎘紅譜線的波長表示國際米。

兩光束的幾何路程保持不變，介質(zhì)折射率變化也可導(dǎo)致光程差的改變，從而引起條紋移動。瑞利干涉儀就是通過條紋移動來對折射率進(jìn)行相對測量的典型干涉儀。應(yīng)用于風(fēng)洞的馬赫-秦特干涉儀被用來對氣流折射率的變化進(jìn)行實時觀察。

任何一個以波長為單位測量標(biāo)準(zhǔn)米尺的方法也就是以標(biāo)準(zhǔn)米尺為單位來測量波長的方法。以國際米為標(biāo)準(zhǔn)，利用干涉儀可精確測定光波波長。法布里-珀羅干涉儀（標(biāo)準(zhǔn)具）曾被用來確定波長的初級標(biāo)準(zhǔn)（鎘紅譜線波長）和幾個次級波長標(biāo)準(zhǔn)，從而通過比較法確定其他光譜線的波長。

泰曼干涉儀被普遍用來檢驗平板、棱鏡和透鏡等光學(xué)元件的質(zhì)量。在泰曼干涉儀的一個光路中放置待檢查的平板或棱鏡，平板或棱鏡的折射率或幾何尺寸的任何不均勻性必將反映到干涉圖樣上。若在光路中放置透鏡，可根據(jù)干涉圖樣了解由透鏡造成的波面畸變，從而評估透鏡的波像差。

用作高分辨率光譜儀。法布里-珀羅干涉儀等多光束干涉儀具有很尖銳的干涉極大，因而有極高的光譜分辨率，常用作光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)和超精細(xì)結(jié)構(gòu)分析。

歷史上的作用。19世紀(jì)的波動論者認(rèn)為光波或電磁波必須在彈性介質(zhì)中才得以傳播，這種假想的彈性介質(zhì)稱為以太。人們做了一系列實驗來驗證以太的存在并探求其屬性。以干涉原理為基礎(chǔ)的實驗最為精確，其中最有名的是菲佐實驗和邁克耳孫-莫雷實驗。1851年，A.H.L.菲佐用特別設(shè)計的干涉儀做了關(guān)于運動介質(zhì)中的光速的實驗，以驗明運動介質(zhì)是否曳引以太。1887年，A.A.邁克耳孫和E.W.莫雷合作利用邁克耳孫干涉儀試圖檢測地球相對絕對靜止的以太的運動。對以太的研究為A.愛因斯坦的狹義相對論提供了佐證。