典型的双光束干涉系统
发布时间:2016/2/6 18:12:16 访问次数:1825
双光束干涉在国防工业、科学研究和国民经济生产的各个领域都得到广泛的应用,下DAC63CG/BG面简要介绍几种典型的干涉系统。
通常作为相位调制用的双光束光学干涉仪有:迈克尔逊( Michelson)干涉仪、马赫一泽德( Mach-Zehnder)干涉仪、萨古纳克(Sagnac)干涉仪、杨氏(Yong's)双缝千涉装置等,图10.3给出了它们的原理示意图。
图10.3 (a)所示是迈克尔逊干涉仪,它是干涉测量中最常用的干涉仪。其特点是结构简单,条纹对比度好,信噪比高。测量反射镜M2固定在被测物体上,物体的位移、振动、变形等将使测量镜发生移动。当测量镜M2的位移量为A/时,将引起测量光路的光程发生2nA/(胛为介质折射率)的变化,引起的干涉光强度变化次数为Ⅳ=2nA///l,o,通过对Ⅳ的计数以及对信号的细分处理技术,就可以实现对位移的精密测量。由于光波波长在微米数量级,因此,这种测量技术可以达到很高的测量精度。测量分辨率可达10-13m的数量级。它的缺点是,输出光束可能回馈到激光器中,使激光器不能正常工作,但可以通过设置偏振片等方法来解决。
图10.3 (b)所示是马赫一泽德干涉仪,由两片分束镜和两片反射镜组成。光源发出的光经分束镜1分为参考光束和测量光束,这两束光分别经两个反射镜后到达分束镜2合成叠加,产生两光束之间的干涉。分束镜2有两束干涉光输出,可用于多路接收器。马赫一泽德干涉仪的显著特点之一是,可以避免干涉光路中的光反射回光源,由于反射回光源的散射光很少,因此对光源的影响很小,有利于降低光源的不稳定噪声。此外,它能够获得双路互补干涉输出,便于信号接收和处理。被测参量通过测量光路引入,例如,在研究飞行器模型在风洞中产生的涡流情况时,让风洞气流通过测量光路中的测量段,由于气流折射率的变化与其密度的变化成正比,而折射率的变化又使通过气体的光束的光程发生变化,从而引起测量光路中光波位相的变化,通过测量光束与参考光束之间的干涉,其干涉图样便能反映出气流折射率和密度分布的情况。
双光束干涉在国防工业、科学研究和国民经济生产的各个领域都得到广泛的应用,下DAC63CG/BG面简要介绍几种典型的干涉系统。
通常作为相位调制用的双光束光学干涉仪有:迈克尔逊( Michelson)干涉仪、马赫一泽德( Mach-Zehnder)干涉仪、萨古纳克(Sagnac)干涉仪、杨氏(Yong's)双缝千涉装置等,图10.3给出了它们的原理示意图。
图10.3 (a)所示是迈克尔逊干涉仪,它是干涉测量中最常用的干涉仪。其特点是结构简单,条纹对比度好,信噪比高。测量反射镜M2固定在被测物体上,物体的位移、振动、变形等将使测量镜发生移动。当测量镜M2的位移量为A/时,将引起测量光路的光程发生2nA/(胛为介质折射率)的变化,引起的干涉光强度变化次数为Ⅳ=2nA///l,o,通过对Ⅳ的计数以及对信号的细分处理技术,就可以实现对位移的精密测量。由于光波波长在微米数量级,因此,这种测量技术可以达到很高的测量精度。测量分辨率可达10-13m的数量级。它的缺点是,输出光束可能回馈到激光器中,使激光器不能正常工作,但可以通过设置偏振片等方法来解决。
图10.3 (b)所示是马赫一泽德干涉仪,由两片分束镜和两片反射镜组成。光源发出的光经分束镜1分为参考光束和测量光束,这两束光分别经两个反射镜后到达分束镜2合成叠加,产生两光束之间的干涉。分束镜2有两束干涉光输出,可用于多路接收器。马赫一泽德干涉仪的显著特点之一是,可以避免干涉光路中的光反射回光源,由于反射回光源的散射光很少,因此对光源的影响很小,有利于降低光源的不稳定噪声。此外,它能够获得双路互补干涉输出,便于信号接收和处理。被测参量通过测量光路引入,例如,在研究飞行器模型在风洞中产生的涡流情况时,让风洞气流通过测量光路中的测量段,由于气流折射率的变化与其密度的变化成正比,而折射率的变化又使通过气体的光束的光程发生变化,从而引起测量光路中光波位相的变化,通过测量光束与参考光束之间的干涉,其干涉图样便能反映出气流折射率和密度分布的情况。