声光式外差干涉仪的光路设计与分析.pdf

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1、第33卷第2期2011年4月光学仪器OPTICALINSTRUMENTSVoI．33，No．2April，2011文章编号：1005—5630(2011)02一0025一04声光式外差干涉仪的光路设计与分析*句爱松，侯文玫(上海理工大学光学信息与计算机工程学院。上海200093)摘要：制造业的发展迫切需要对高速加工过程中的物体进行测量和定位，利用声光调制法实现外差干涉能产生较高的频差可以实现高速测量。文中对声光式外差干涉仪的光路设计进行了分析，提出了空间分离一级衍射光和零级衍射光的一种方案，并且对光拍频的接收，光路的调整进行了分析，实验结果证

2、明该实验系统可以用于外差干涉测量。关键词：声光调制器；外差干涉仪；光路调整中图分类号：TH741文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005-5630．2011．02．006Analysisanddesignofacousto-opticheterodyneinterferometer】UAisong，HOUWenmei(SchoolofOptical-ElectricalandComputerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200

3、093。China)Abstract：Developmentofmanufacturingindustryurgentlyneedstomeasurementand10cationtheobjectsinhighspeedmachiningprocesses．Theacousto-opticmodulatorcangeneratehighfrequencydifference，SOwecanachievehighspeedmeasurementbyintroducingacousto-opticmodulatorintoheterodynei

4、nterferometer．Opticaldesignofacousto-opticheterodyneinterferometerhasbeenanalyzedinthisarticle．Aschemewasproposedtorealizethespaceisolationofthefirstdiffractionlightandzero-orderdiffractionlight．Theanalysisoflightbeatreceptionandopticaladjustmenthasbeendone．Testresultproved

5、theprojectcanbeusedforheterodyneinterferometermeasurement．Keywords：acousto-opticmodulator；heterodyneinterferometer；opticaladjustment引言外差干涉仪能够以简单的相位比较取得较高的测量分辨力，由于其结构简单，抗干扰能力强等优势，广泛应用于纳米测量技术领域。国内外的一些双频激光干涉仪多采用塞曼效应产生双频，频差在2MHz左右，测量速度可达400mm／s。制造业的发展迫切需要对高速加工过程中的物体进行测量和定位，高测速则

6、需要高频差。利用声光调制法实现外差干涉能产生较高的频差，且频率稳定性好，可以实现高速测量。如今市场上成熟的产品有ZYGO公司的激光干涉仪，其频差达到20MHz，最高测速为5．1m／sEl。3

7、。1声光式外差干涉仪声光调制法是由于声波在各向同性的透明介质中传播时，介质折射率形成周期性变化所致。当频。收稿日期：2010-07·26作者简介：旬爱松(1986一)，男．河北衡水人，硕士研究生，主要从事纳米测试技术方面的研究。·26光学仪器第33卷率为，的光波通过在垂直方向被声光调制的介质后发生衍射，各级衍射光的频率是衍射级的函数。这样声光调制器就可以

8、对入射光的位相和频率进行调制。利用声光调制器获得双频激光，其振荡频率由石英晶振提供，频率稳定性特别好，频差可达20MHz，可以应用于高速测量，缺点是光学结构复杂，调整困难。实验搭建的声光式外差干涉仪见图1。He-Ne激光器出射的光频率为，，经分光镜(BS)后分为相同的两束光，声光调制器AOM。、AOM。的驱动频率为^、^，光波经声光调制器发生声光相互作用后产生相应的频移，其一级衍射光作为出射光，出射光的频率各为厂+^、，+，2(为方便表达，设两束出射光为w-和W2)。W，光经PBSl后分为两束正交的线偏振光，两束光经过各自的干涉臂且两次经过四

9、分之一波片(QwP)致使偏振方向旋转90。，使得原来透射的光被反射，原来反射的光被透射，最后合成的光从棱镜PBS。的另一边出射，最终与W2光在偏振分光镜(PBSz)