基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀

胡德信++羅文建++張志輝

摘 要：針對(duì)邁克爾遜干涉儀在光學(xué)檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用，而經(jīng)典邁克爾遜干涉儀又難以滿足測(cè)試穩(wěn)定性需求，設(shè)計(jì)并研制了一種基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀，它通過(guò)固定兩臂的平面反射鏡實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定性與可靠性，光程差的掃描通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)中間的轉(zhuǎn)鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。用該干涉儀對(duì)1064 nm單頻光源進(jìn)行干涉實(shí)驗(yàn)，采集到了較理想的干涉數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了其可行性。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)鏡 邁克爾遜干涉儀 超聲電機(jī)

中圖分類號(hào)：TH744 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0006-02

邁克爾遜干涉儀是19世紀(jì)末為測(cè)量地球和“以太”之間的運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的，現(xiàn)代各種雙臂式干涉儀幾乎都是它的發(fā)展和改型[1]。利用分束器和一對(duì)反射鏡，使兩束相干光互不重疊，可以在任何一束光中方便地引入被測(cè)元件。但由于必須有一路運(yùn)動(dòng)掃描機(jī)構(gòu)，因此對(duì)其穩(wěn)定性要求較高，經(jīng)典的邁克爾遜干涉儀已不能滿足實(shí)際的測(cè)試需求。對(duì)此，人們?cè)O(shè)計(jì)了各種不同結(jié)構(gòu)樣式的邁克爾遜干涉儀，如動(dòng)鏡改用角反射體和貓眼鏡[2]。在此，我們研制了一種基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀，并用其測(cè)得了較好的單頻激光干涉數(shù)據(jù)。

1 基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀

經(jīng)典的邁克爾遜干涉儀主要由分束鏡、定鏡、動(dòng)鏡和探測(cè)器組成，通過(guò)動(dòng)鏡的平移實(shí)現(xiàn)兩臂光程差的改變。由于動(dòng)鏡采用平面反射鏡，在平移過(guò)程中振動(dòng)與傾斜對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較大。

而基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀（見(jiàn)圖1）通過(guò)固定兩臂的平面反射鏡實(shí)現(xiàn)其測(cè)試穩(wěn)定性，光程差的掃描通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)中間的轉(zhuǎn)鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)轉(zhuǎn)鏡與兩束光夾角均為45°時(shí)，兩臂光程相等，當(dāng)隨著轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩臂光路通過(guò)轉(zhuǎn)鏡的光程發(fā)生變化，其中一路光程增加而另一路減小，又由于空氣與轉(zhuǎn)鏡的折射率不同，因此，就產(chǎn)生了光程差。

具體工作原理為：入射光被半反半透分束鏡分成兩束，其中一束被反射鏡M1和M3反射，并原路返回；另一束被反射鏡M2和M4反射，并原路返回。兩束光被離軸拋物面反射鏡反射并發(fā)生干涉，干涉光強(qiáng)信號(hào)最終被探測(cè)器所探測(cè)。

其中，為了確保干涉儀工作過(guò)程中的穩(wěn)定性，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用超聲電機(jī)[3]（即壓電電機(jī)），精度高，穩(wěn)定性好。采用相應(yīng)的超聲電機(jī)控制器對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制。另外，旋轉(zhuǎn)過(guò)程設(shè)計(jì)為單一方向的勻速旋轉(zhuǎn)，用轉(zhuǎn)動(dòng)代替直線運(yùn)動(dòng)與擺動(dòng)，避免了測(cè)試過(guò)程中由于電機(jī)的啟動(dòng)停止造成的振動(dòng)影響。

2 實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程

根據(jù)上述光路設(shè)計(jì)，我們搭建了干涉儀實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其中反射鏡M1、M2、M3和M4為平面鏡，鍍金膜。轉(zhuǎn)鏡采用厚度為25 mm的溴化鉀鏡片，鍍?cè)鐾改ぃ寤洸牧暇哂薪橛?50 nm～26 μm之間的高透射率，在此波段范圍內(nèi)，其折射率介于1.46～1.59之間，是目前實(shí)際應(yīng)用中的一種重要的激光窗口材料[4]。

將干涉儀安裝并調(diào)整好之后，鎖緊分束鏡與反射鏡的位置。取下轉(zhuǎn)鏡，調(diào)整兩臂的反射鏡，使得兩臂光程差相等。裝上轉(zhuǎn)鏡，此時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)鏡與兩路入射光夾角為45°時(shí)，兩臂光程差相等，隨著轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，光程差逐漸變化，這將引起干涉光強(qiáng)的變化。

值得注意的是，測(cè)試對(duì)干涉儀的準(zhǔn)直性要求較高，隨著光路的不斷傾斜，干涉效果急劇下降。判斷光路是否存在傾斜可通過(guò)可見(jiàn)光干涉條紋判斷，在此，我們采用綠光光源，直接用白紙接收。若光路存在傾斜，則會(huì)出現(xiàn)斜條紋，傾斜角度越大，條紋越密集。調(diào)整過(guò)程中，當(dāng)條紋逐漸變粗直至消失時(shí)，說(shuō)明準(zhǔn)直性較好。

調(diào)整好光路后，我們對(duì)1064 nm單頻激光進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證該邁克爾遜干涉儀的測(cè)試效果如何。調(diào)試1064 nm固體激光器，使其入射光準(zhǔn)直射入干涉儀，由于1064 nm激光為非可見(jiàn)光源，在此對(duì)其光斑采用紅外顯示卡來(lái)檢測(cè)。用探測(cè)器進(jìn)行光功率探測(cè)，探測(cè)到的干涉數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集。

3 測(cè)試結(jié)果與分析

打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用數(shù)據(jù)采集卡對(duì)探測(cè)器探測(cè)到的干涉數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，最終得到的1064 nm單頻激光干涉信號(hào)如圖2所示。

我們知道，當(dāng)光程差勻速改變時(shí)，單頻激光的干涉信號(hào)應(yīng)為正弦信號(hào)。而實(shí)驗(yàn)測(cè)得的1064 nm單頻激光的干涉信號(hào)即為較理想的正弦信號(hào)，這就驗(yàn)證了基于轉(zhuǎn)鏡邁克爾遜干涉儀進(jìn)行測(cè)試的可行性。

另外，由于轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)為勻角速度旋轉(zhuǎn)，造成了光程差并非勻速改變，因此，測(cè)得的正弦信號(hào)頻率具有一定的非線性[5]。雖然該非線性對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較小，但對(duì)于精度要求較高的測(cè)量，還需對(duì)其非線性進(jìn)行校正。

4 結(jié)論

針對(duì)經(jīng)典邁克爾遜干涉儀的不足，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)鏡式邁克爾遜干涉儀，由于其固定了兩臂的反射鏡，大大提高了穩(wěn)定性。通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)1064 nm單頻激光進(jìn)行干涉測(cè)試，得到了理想的正弦干涉信號(hào)。這就驗(yàn)證了基于轉(zhuǎn)鏡邁克爾遜干涉儀的可行性，為干涉法光學(xué)測(cè)試提供了新方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝敬輝，趙達(dá)遵，閻吉祥.物理光學(xué)教程[M].北京理工大學(xué)出版社，2005.

[2] Robert L R， Peter R G. Design and performance consideration of cats-eye retro reflectors for use in open-path Fourier-transform-infrared spectrometry [J].Applied Optics，2002，41（30）：6332-6340.

[3] Barth H V.Ultrasonic Drive Motor [J]. IBM Technical Disclosure Bulletin， 1973，16（7）：226.

[4] 加本尼.光學(xué)物理[M].北京：科學(xué)出版社，1976：310-312.

[5] 蘇星，黃惠民，相里斌.基于高速轉(zhuǎn)鏡的高分辨率干涉光譜儀非線性理論研究[J].光子學(xué)報(bào)，2001，30（12）：1474-1479.endprint

摘 要：針對(duì)邁克爾遜干涉儀在光學(xué)檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用，而經(jīng)典邁克爾遜干涉儀又難以滿足測(cè)試穩(wěn)定性需求，設(shè)計(jì)并研制了一種基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀，它通過(guò)固定兩臂的平面反射鏡實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定性與可靠性，光程差的掃描通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)中間的轉(zhuǎn)鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。用該干涉儀對(duì)1064 nm單頻光源進(jìn)行干涉實(shí)驗(yàn)，采集到了較理想的干涉數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了其可行性。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)鏡 邁克爾遜干涉儀 超聲電機(jī)

中圖分類號(hào)：TH744 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0006-02

邁克爾遜干涉儀是19世紀(jì)末為測(cè)量地球和“以太”之間的運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的，現(xiàn)代各種雙臂式干涉儀幾乎都是它的發(fā)展和改型[1]。利用分束器和一對(duì)反射鏡，使兩束相干光互不重疊，可以在任何一束光中方便地引入被測(cè)元件。但由于必須有一路運(yùn)動(dòng)掃描機(jī)構(gòu)，因此對(duì)其穩(wěn)定性要求較高，經(jīng)典的邁克爾遜干涉儀已不能滿足實(shí)際的測(cè)試需求。對(duì)此，人們?cè)O(shè)計(jì)了各種不同結(jié)構(gòu)樣式的邁克爾遜干涉儀，如動(dòng)鏡改用角反射體和貓眼鏡[2]。在此，我們研制了一種基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀，并用其測(cè)得了較好的單頻激光干涉數(shù)據(jù)。

1 基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀

經(jīng)典的邁克爾遜干涉儀主要由分束鏡、定鏡、動(dòng)鏡和探測(cè)器組成，通過(guò)動(dòng)鏡的平移實(shí)現(xiàn)兩臂光程差的改變。由于動(dòng)鏡采用平面反射鏡，在平移過(guò)程中振動(dòng)與傾斜對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較大。

而基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀（見(jiàn)圖1）通過(guò)固定兩臂的平面反射鏡實(shí)現(xiàn)其測(cè)試穩(wěn)定性，光程差的掃描通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)中間的轉(zhuǎn)鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)轉(zhuǎn)鏡與兩束光夾角均為45°時(shí)，兩臂光程相等，當(dāng)隨著轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩臂光路通過(guò)轉(zhuǎn)鏡的光程發(fā)生變化，其中一路光程增加而另一路減小，又由于空氣與轉(zhuǎn)鏡的折射率不同，因此，就產(chǎn)生了光程差。

具體工作原理為：入射光被半反半透分束鏡分成兩束，其中一束被反射鏡M1和M3反射，并原路返回；另一束被反射鏡M2和M4反射，并原路返回。兩束光被離軸拋物面反射鏡反射并發(fā)生干涉，干涉光強(qiáng)信號(hào)最終被探測(cè)器所探測(cè)。

其中，為了確保干涉儀工作過(guò)程中的穩(wěn)定性，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用超聲電機(jī)[3]（即壓電電機(jī)），精度高，穩(wěn)定性好。采用相應(yīng)的超聲電機(jī)控制器對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制。另外，旋轉(zhuǎn)過(guò)程設(shè)計(jì)為單一方向的勻速旋轉(zhuǎn)，用轉(zhuǎn)動(dòng)代替直線運(yùn)動(dòng)與擺動(dòng)，避免了測(cè)試過(guò)程中由于電機(jī)的啟動(dòng)停止造成的振動(dòng)影響。

2 實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程

根據(jù)上述光路設(shè)計(jì)，我們搭建了干涉儀實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其中反射鏡M1、M2、M3和M4為平面鏡，鍍金膜。轉(zhuǎn)鏡采用厚度為25 mm的溴化鉀鏡片，鍍?cè)鐾改ぃ寤洸牧暇哂薪橛?50 nm～26 μm之間的高透射率，在此波段范圍內(nèi)，其折射率介于1.46～1.59之間，是目前實(shí)際應(yīng)用中的一種重要的激光窗口材料[4]。

將干涉儀安裝并調(diào)整好之后，鎖緊分束鏡與反射鏡的位置。取下轉(zhuǎn)鏡，調(diào)整兩臂的反射鏡，使得兩臂光程差相等。裝上轉(zhuǎn)鏡，此時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)鏡與兩路入射光夾角為45°時(shí)，兩臂光程差相等，隨著轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，光程差逐漸變化，這將引起干涉光強(qiáng)的變化。

值得注意的是，測(cè)試對(duì)干涉儀的準(zhǔn)直性要求較高，隨著光路的不斷傾斜，干涉效果急劇下降。判斷光路是否存在傾斜可通過(guò)可見(jiàn)光干涉條紋判斷，在此，我們采用綠光光源，直接用白紙接收。若光路存在傾斜，則會(huì)出現(xiàn)斜條紋，傾斜角度越大，條紋越密集。調(diào)整過(guò)程中，當(dāng)條紋逐漸變粗直至消失時(shí)，說(shuō)明準(zhǔn)直性較好。

調(diào)整好光路后，我們對(duì)1064 nm單頻激光進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證該邁克爾遜干涉儀的測(cè)試效果如何。調(diào)試1064 nm固體激光器，使其入射光準(zhǔn)直射入干涉儀，由于1064 nm激光為非可見(jiàn)光源，在此對(duì)其光斑采用紅外顯示卡來(lái)檢測(cè)。用探測(cè)器進(jìn)行光功率探測(cè)，探測(cè)到的干涉數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集。

3 測(cè)試結(jié)果與分析

打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用數(shù)據(jù)采集卡對(duì)探測(cè)器探測(cè)到的干涉數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，最終得到的1064 nm單頻激光干涉信號(hào)如圖2所示。

我們知道，當(dāng)光程差勻速改變時(shí)，單頻激光的干涉信號(hào)應(yīng)為正弦信號(hào)。而實(shí)驗(yàn)測(cè)得的1064 nm單頻激光的干涉信號(hào)即為較理想的正弦信號(hào)，這就驗(yàn)證了基于轉(zhuǎn)鏡邁克爾遜干涉儀進(jìn)行測(cè)試的可行性。

另外，由于轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)為勻角速度旋轉(zhuǎn)，造成了光程差并非勻速改變，因此，測(cè)得的正弦信號(hào)頻率具有一定的非線性[5]。雖然該非線性對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較小，但對(duì)于精度要求較高的測(cè)量，還需對(duì)其非線性進(jìn)行校正。

4 結(jié)論

針對(duì)經(jīng)典邁克爾遜干涉儀的不足，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)鏡式邁克爾遜干涉儀，由于其固定了兩臂的反射鏡，大大提高了穩(wěn)定性。通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)1064 nm單頻激光進(jìn)行干涉測(cè)試，得到了理想的正弦干涉信號(hào)。這就驗(yàn)證了基于轉(zhuǎn)鏡邁克爾遜干涉儀的可行性，為干涉法光學(xué)測(cè)試提供了新方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝敬輝，趙達(dá)遵，閻吉祥.物理光學(xué)教程[M].北京理工大學(xué)出版社，2005.

[2] Robert L R， Peter R G. Design and performance consideration of cats-eye retro reflectors for use in open-path Fourier-transform-infrared spectrometry [J].Applied Optics，2002，41（30）：6332-6340.

[3] Barth H V.Ultrasonic Drive Motor [J]. IBM Technical Disclosure Bulletin， 1973，16（7）：226.

[4] 加本尼.光學(xué)物理[M].北京：科學(xué)出版社，1976：310-312.

[5] 蘇星，黃惠民，相里斌.基于高速轉(zhuǎn)鏡的高分辨率干涉光譜儀非線性理論研究[J].光子學(xué)報(bào)，2001，30（12）：1474-1479.endprint

摘 要：針對(duì)邁克爾遜干涉儀在光學(xué)檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用，而經(jīng)典邁克爾遜干涉儀又難以滿足測(cè)試穩(wěn)定性需求，設(shè)計(jì)并研制了一種基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀，它通過(guò)固定兩臂的平面反射鏡實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定性與可靠性，光程差的掃描通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)中間的轉(zhuǎn)鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。用該干涉儀對(duì)1064 nm單頻光源進(jìn)行干涉實(shí)驗(yàn)，采集到了較理想的干涉數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了其可行性。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)鏡 邁克爾遜干涉儀 超聲電機(jī)

中圖分類號(hào)：TH744 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0006-02

邁克爾遜干涉儀是19世紀(jì)末為測(cè)量地球和“以太”之間的運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的，現(xiàn)代各種雙臂式干涉儀幾乎都是它的發(fā)展和改型[1]。利用分束器和一對(duì)反射鏡，使兩束相干光互不重疊，可以在任何一束光中方便地引入被測(cè)元件。但由于必須有一路運(yùn)動(dòng)掃描機(jī)構(gòu)，因此對(duì)其穩(wěn)定性要求較高，經(jīng)典的邁克爾遜干涉儀已不能滿足實(shí)際的測(cè)試需求。對(duì)此，人們?cè)O(shè)計(jì)了各種不同結(jié)構(gòu)樣式的邁克爾遜干涉儀，如動(dòng)鏡改用角反射體和貓眼鏡[2]。在此，我們研制了一種基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀，并用其測(cè)得了較好的單頻激光干涉數(shù)據(jù)。

1 基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀

經(jīng)典的邁克爾遜干涉儀主要由分束鏡、定鏡、動(dòng)鏡和探測(cè)器組成，通過(guò)動(dòng)鏡的平移實(shí)現(xiàn)兩臂光程差的改變。由于動(dòng)鏡采用平面反射鏡，在平移過(guò)程中振動(dòng)與傾斜對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較大。

而基于轉(zhuǎn)鏡的邁克爾遜干涉儀（見(jiàn)圖1）通過(guò)固定兩臂的平面反射鏡實(shí)現(xiàn)其測(cè)試穩(wěn)定性，光程差的掃描通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)中間的轉(zhuǎn)鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)轉(zhuǎn)鏡與兩束光夾角均為45°時(shí)，兩臂光程相等，當(dāng)隨著轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩臂光路通過(guò)轉(zhuǎn)鏡的光程發(fā)生變化，其中一路光程增加而另一路減小，又由于空氣與轉(zhuǎn)鏡的折射率不同，因此，就產(chǎn)生了光程差。

具體工作原理為：入射光被半反半透分束鏡分成兩束，其中一束被反射鏡M1和M3反射，并原路返回；另一束被反射鏡M2和M4反射，并原路返回。兩束光被離軸拋物面反射鏡反射并發(fā)生干涉，干涉光強(qiáng)信號(hào)最終被探測(cè)器所探測(cè)。

其中，為了確保干涉儀工作過(guò)程中的穩(wěn)定性，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用超聲電機(jī)[3]（即壓電電機(jī)），精度高，穩(wěn)定性好。采用相應(yīng)的超聲電機(jī)控制器對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制。另外，旋轉(zhuǎn)過(guò)程設(shè)計(jì)為單一方向的勻速旋轉(zhuǎn)，用轉(zhuǎn)動(dòng)代替直線運(yùn)動(dòng)與擺動(dòng)，避免了測(cè)試過(guò)程中由于電機(jī)的啟動(dòng)停止造成的振動(dòng)影響。

2 實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程

根據(jù)上述光路設(shè)計(jì)，我們搭建了干涉儀實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其中反射鏡M1、M2、M3和M4為平面鏡，鍍金膜。轉(zhuǎn)鏡采用厚度為25 mm的溴化鉀鏡片，鍍?cè)鐾改ぃ寤洸牧暇哂薪橛?50 nm～26 μm之間的高透射率，在此波段范圍內(nèi)，其折射率介于1.46～1.59之間，是目前實(shí)際應(yīng)用中的一種重要的激光窗口材料[4]。

將干涉儀安裝并調(diào)整好之后，鎖緊分束鏡與反射鏡的位置。取下轉(zhuǎn)鏡，調(diào)整兩臂的反射鏡，使得兩臂光程差相等。裝上轉(zhuǎn)鏡，此時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)鏡與兩路入射光夾角為45°時(shí)，兩臂光程差相等，隨著轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，光程差逐漸變化，這將引起干涉光強(qiáng)的變化。

值得注意的是，測(cè)試對(duì)干涉儀的準(zhǔn)直性要求較高，隨著光路的不斷傾斜，干涉效果急劇下降。判斷光路是否存在傾斜可通過(guò)可見(jiàn)光干涉條紋判斷，在此，我們采用綠光光源，直接用白紙接收。若光路存在傾斜，則會(huì)出現(xiàn)斜條紋，傾斜角度越大，條紋越密集。調(diào)整過(guò)程中，當(dāng)條紋逐漸變粗直至消失時(shí)，說(shuō)明準(zhǔn)直性較好。

調(diào)整好光路后，我們對(duì)1064 nm單頻激光進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證該邁克爾遜干涉儀的測(cè)試效果如何。調(diào)試1064 nm固體激光器，使其入射光準(zhǔn)直射入干涉儀，由于1064 nm激光為非可見(jiàn)光源，在此對(duì)其光斑采用紅外顯示卡來(lái)檢測(cè)。用探測(cè)器進(jìn)行光功率探測(cè)，探測(cè)到的干涉數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集。

3 測(cè)試結(jié)果與分析

打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用數(shù)據(jù)采集卡對(duì)探測(cè)器探測(cè)到的干涉數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，最終得到的1064 nm單頻激光干涉信號(hào)如圖2所示。

我們知道，當(dāng)光程差勻速改變時(shí)，單頻激光的干涉信號(hào)應(yīng)為正弦信號(hào)。而實(shí)驗(yàn)測(cè)得的1064 nm單頻激光的干涉信號(hào)即為較理想的正弦信號(hào)，這就驗(yàn)證了基于轉(zhuǎn)鏡邁克爾遜干涉儀進(jìn)行測(cè)試的可行性。

另外，由于轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)為勻角速度旋轉(zhuǎn)，造成了光程差并非勻速改變，因此，測(cè)得的正弦信號(hào)頻率具有一定的非線性[5]。雖然該非線性對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較小，但對(duì)于精度要求較高的測(cè)量，還需對(duì)其非線性進(jìn)行校正。

4 結(jié)論

針對(duì)經(jīng)典邁克爾遜干涉儀的不足，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)鏡式邁克爾遜干涉儀，由于其固定了兩臂的反射鏡，大大提高了穩(wěn)定性。通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)1064 nm單頻激光進(jìn)行干涉測(cè)試，得到了理想的正弦干涉信號(hào)。這就驗(yàn)證了基于轉(zhuǎn)鏡邁克爾遜干涉儀的可行性，為干涉法光學(xué)測(cè)試提供了新方法。

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