外差激光干涉测长原理的疑问

Theo.Luo

如下图1，为一般的激光外差测长原理图。为什么Mr和M' 两路合光之后还要和PD1再叠加计算，PD1的作用是什么？Mr和M’两路不是已经有差频了吗？

Theo.Luo

另外，补充一个原理图。这个图里面光路1和光路2包含的不是一样的信息吗？

optic-er

应该是示意图的问题，PD1采集到的是参考信号，PD2是包含样品运动多普勒频移的测量信号，从原理上说，外差干涉仪中的外差代表的是光源信号本身包含两种频率的频差信号，这种频差主要是在解调时将运动信号加载到更高频的位置所以更加抗噪，同时频差越大，可测量的速度越大，有点类似于调制解调的方式。

optic-er

Theo.Luo 发表于 2024-3-13 08:47
另外，补充一个原理图。这个图里面光路1和光路2包含的不是一样的信息吗？
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你第二幅图可以和第一幅图一起可以称为激光干涉仪的两种典型的结构，外差干涉仪和零差干涉仪，零差干涉仪即单频激光干涉仪，原理就是最简单的单波长激光干涉仪，在测量时，由于两束相同的相干光干涉将激光的频率相相消，你所看到的条纹强度变化全来自于物体运动位移，所以最原始的干涉仪可以通过数条纹的明暗变化计数确定位移。


还有一种居于零差和外差干涉之间干涉测量方法——基于激光器内/外调制的激光干涉仪，这三种基本包含了所有干涉仪类型。

11294

请教一个问题，搭干涉光路对激光器是否有要求？我印象中大学物理做实验用的都是光束质量较好的He-Ne激光器，我比较好奇普通的半导体激光器，LD，能不能作干涉光源

optic-er

11294 发表于 2024-3-13 10:01
请教一个问题，搭干涉光路对激光器是否有要求？我印象中大学物理做实验用的都是光束质量较好的He-Ne激光器 ...

半导体激光器是可以作为激光干涉仪光源的，你可以查阅基于半导体激光器调制的激光干涉仪相关文献，但一般是基于光纤的，如果是自由空间可能需要通过柱透镜变为圆光斑再准直输出即可。

Theo.Luo

optic-er 发表于 2024-3-13 09:06
应该是示意图的问题，PD1采集到的是参考信号，PD2是包含样品运动多普勒频移的测量信号，从原理上说，外差 ...

你说的和文章里面的原理差不多，可以再通俗点回答我的问题吗？

Theo.Luo

optic-er 发表于 2024-3-13 09:14
你第二幅图可以和第一幅图一起可以称为激光干涉仪的两种典型的结构，外差干涉仪和零差干涉仪，零差干涉仪 ...

我现在就是单频干涉测长，我的问题就是参考臂与移动壁干涉合成之后为什么还要和原光束再合成计算一次

Theo.Luo

optic-er 发表于 2024-3-13 09:06
应该是示意图的问题，PD1采集到的是参考信号，PD2是包含样品运动多普勒频移的测量信号，从原理上说，外差 ...

你这两路D1和D2分别采集到的f1-f2和 f1-（f2±detaf），我能理解。但是我的疑问是它D2单路不能进行位移测量吗，需要这d1 d2两路再进行一次比较计算吗？

optic-er

Theo.Luo 发表于 2024-3-13 13:56
你这两路D1和D2分别采集到的f1-f2和 f1-（f2±detaf），我能理解。但是我的疑问是它D2单路不能进行位移测 ...

你如果用的是单频激光器作光源，就不用看双频激光器的文献，两者的计算方法不太一样。你应该去找零差激光干涉仪的文献，就是你补充原理图中的那样。

另外双频干涉仪中单路是不能计算位移的，因为不符合干涉条件，不同波长的光无法干涉，这也是为什么说计算方式不同，双频干涉是通过频率计数来计算的