激光干涉条纹锁定系统的设计与实现

2011-08-01易迎彦杨应平

武汉理工大学学报(信息与管理工程版) 2011年5期

易迎彦，杨应平

(武汉理工大学理学院，湖北武汉 430070)

自20世纪60年代以来，由于激光的出现和电子技术的日益成熟，激光干涉仪因其非接触测量、精度高、稳定性好和易于实现等优点，得到了广泛的应用[1-4]。通常，干涉仪在不采用光学倍频和条纹细分技术情况下是以λ/4波长为计量单位。为测量 λ/4波长以下的位移，如测量10-7/℃以下材料的线膨胀系数[5]、地面低频微振动[6]和引力波探测[7]等，需要进一步提高干涉仪的测量精度，为此设计了激光干涉条纹锁定系统，该系统由激光器及稳频装置、干涉系统、检测及控制电路、位移反馈执行机构(压电陶瓷)，以及数据采集系统组成。与一般干涉仪系统相比，采用调制法后整个干涉仪系统工作在高频段，大大降低了电路的1/f等噪声影响[8]。将干涉仪工作点锁定在暗点及干涉极小位置，可抑制光散粒噪声。

1 激光干涉条纹锁定系统工作原理

激光干涉条纹锁定系统由激光干涉系统、检测及控制电路、数据采集系统3部分组成，如图1所示。激光干涉系统为一个常用的迈克尔逊干涉仪，由兰姆凹陷稳频激光、分束镜、两个反射镜M1、M2和光电探测器PD(RS Ltd.OSD15-5T)等器件构成。检测及控制电路由信号发生器、2F带阻滤波器、1F带通滤波器、乘法器、低通滤波器、PI调节器以及PZT(其中PZT1用作调制，PZT2用作反馈执行机构)等构成。数据采集系统包括16位A/D、晶振时钟电路及PC计算机。