激光測(cè)量技術(shù)重點(diǎn)

1、1、 如何獲得線偏正光？利用偏振片獲得偏振光、反射和折射產(chǎn)生的偏振、利用雙折射產(chǎn)生偏振2、 反射和折射產(chǎn)生偏正光的原理讓自然光以布儒斯特角入射，透射光為P光，偏振方向?qū)嵲谌肷涿娴?，與入射面平行的光，反射光為S光，都為線偏光。3、 利用雙折射產(chǎn)生偏振制造的棱鏡，為了提高棱鏡透過(guò)率，都選擇透射光為P光。4、 玻片5、 半波片：線偏振光通過(guò)半波片后，仍是線偏振光，但其偏振化方向轉(zhuǎn)過(guò)了2，圓偏振光入射時(shí)，出射光是旋向相反的圓偏振光，一般用于x,y兩偏振方向間的轉(zhuǎn)換。四分之一波片：1）.線偏振光振動(dòng)方向與1/4波片成45度，出射為圓偏振光;2.）圓偏振光通過(guò)1/4波片后，變?yōu)榫€偏振光，其振動(dòng)方向與光軸方

2、向45度;一般用于圓偏光與線偏光方向間的轉(zhuǎn)換。6、 什么是受激輻射？受激輻射：受激輻射產(chǎn)生的光子與引起受激輻射的外來(lái)光子具有相同的特征（頻率、相位、振動(dòng)方向及傳播方向均相同）7、 泵浦分類：光泵、電泵浦、化學(xué)泵浦、熱泵浦8、 激光產(chǎn)生的基本條件及閾值條件三要素: 1. 泵浦2. 增益介質(zhì)3. 諧振腔閥值條件: 光在諧振腔來(lái)回往返一次所獲得光增益必須大于或者等于所遭受的各種損耗之和.9、 激光的基本的物理性質(zhì)。方向性、高亮性、單色性、相干性激光單色性的好壞可以用頻譜分布的寬度 (線寬)描述。（線寬比較窄）方向性最好的是氣體激光器。相干性：時(shí)間相干性（計(jì)算相干長(zhǎng)度）、空間相干性10、 如何獲得單模

3、：短腔法11、 高斯光束聚焦條件：短焦距透鏡，束腰遠(yuǎn)離透鏡可利用倒置望遠(yuǎn)鏡可實(shí)現(xiàn)激光光束的準(zhǔn)直12、 穩(wěn)頻的必要性：在精密計(jì)量中，通常以波長(zhǎng)為基準(zhǔn)， 測(cè)量精度很大程度上決定于波長(zhǎng)的精確程度。13、 主動(dòng)穩(wěn)頻的方法：1.蘭姆(Lamb)下陷法2. 飽和吸收法3. 塞曼效應(yīng)法4. 雙縱模穩(wěn)頻5.無(wú)源腔穩(wěn)頻。雙頻激光器:由塞曼效應(yīng)制成的激光器，還可以使用聲光調(diào)制。獲得頻率穩(wěn)定度最高的：飽和吸收法。14、 什么是塞曼效應(yīng)，塞曼效應(yīng)穩(wěn)頻的基本原理是什么？塞曼效應(yīng):原子能級(jí)在磁場(chǎng)作用下發(fā)生分裂的現(xiàn)象。根據(jù)激光器輸出的兩圓偏振光光強(qiáng)的差別來(lái)判斷諧振頻率偏離中心頻率的方向和程度。15、 以塞曼效應(yīng)產(chǎn)生雙頻激光

4、進(jìn)行穩(wěn)頻用在干涉儀上有什么特點(diǎn)？（交流、外差干涉儀）由雙頻激光器構(gòu)成的干涉儀具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可用于工業(yè)中的精密計(jì)量。16、 激光調(diào)制：聲光、電光、磁光。磁光主要用在光學(xué)隔離器。聲光調(diào)制由于是布拉格聲光衍射，可以使一級(jí)光產(chǎn)生平移，產(chǎn)生雙激光。17、 左旋圓偏光和右旋圓偏光即使有相位差，合成后仍為線偏光。18、 單頻激光干涉儀組成：1.激光干涉儀光路系統(tǒng)2.干涉條紋計(jì)數(shù)和處理測(cè)量結(jié)果的電子系統(tǒng)3.機(jī)械系統(tǒng)激光干涉儀光路系統(tǒng)主要包括：光源、分束器和反射器。常用的光源為He-Ne激光器：（激光的功率和頻率穩(wěn)定性高、連續(xù)方式運(yùn)轉(zhuǎn)、在可見(jiàn)光和紅外光區(qū)域有譜線）19、激光干涉儀常用的分光方法（1）分波

5、陣面法（2）分振幅法（3）分偏振法（PBS）（4）衍射分光法20激光干涉儀常用的反射器：平面反射器（特點(diǎn)：對(duì)偏轉(zhuǎn)將產(chǎn)生附加的光程差）、角錐棱鏡反射器（特點(diǎn)：可消除偏轉(zhuǎn)將產(chǎn)生附加的光程差，抗偏擺和俯仰）、直角棱鏡反射器（特點(diǎn)：只對(duì)一個(gè)方向的偏轉(zhuǎn)敏感）、貓眼反射器（特點(diǎn)：透鏡和反射鏡一起繞C點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，光程保持不變；容易加工，不影響偏振光的傳輸）21、 單頻激光干涉儀為什么需要移相，移相后信號(hào)有何特點(diǎn)？雙頻激光干涉儀需要移相嗎？雙頻激光干涉儀不需要移相，因?yàn)樗幸粋€(gè)載波信號(hào)，頻率的變大和變小就對(duì)應(yīng)著反射鏡的移動(dòng)的方向向近端移還是向遠(yuǎn)端移。22、 單頻激光干涉儀有什么缺點(diǎn)，雙頻激光干涉儀有什么優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)

6、的出發(fā)點(diǎn)是什么？23、 塞曼效應(yīng)和聲光調(diào)制是實(shí)現(xiàn)光學(xué)“拍”的常用方法。24、 利用激光移相干涉測(cè)試技術(shù)可以快速而高準(zhǔn)確度地檢測(cè)波面面形誤差，可達(dá)到1/100波長(zhǎng)的測(cè)試不確定度。是測(cè)量粗糙度的重要方法。25、 什么是全息？透射光的一部分就能重新模擬出原物的散射波前，重現(xiàn)一個(gè)與原物非常逼真的三維圖像。26、 全息技術(shù)兩步成像即全息圖的記錄和物光波的再現(xiàn)。27、 全息干涉測(cè)量技術(shù)特點(diǎn)：1）一般干涉測(cè)量只可用來(lái)測(cè)量形狀比較簡(jiǎn)單的高度拋光表面的工件，而全息干涉測(cè)量能夠?qū)哂腥我庑螤詈痛植诒砻娴娜S表面進(jìn)行測(cè)量，精度可達(dá)光波波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)。2）由于全息圖再現(xiàn)具有三維性質(zhì)，故用全息技術(shù)就可以從許多不同視角去觀察

7、一個(gè)形狀復(fù)雜的物體，一個(gè)干涉測(cè)量全息圖可相當(dāng)于用一般干涉測(cè)量進(jìn)行的多次觀察。 3) 全息干涉測(cè)量可以對(duì)一個(gè)物體在兩個(gè)不同時(shí)刻的狀態(tài)進(jìn)行比對(duì)，因而可以探測(cè)物體在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的任何改變。4) 不足：測(cè)量范圍小，僅幾十微米左右。28、 光學(xué)粗糙表面檢測(cè)的干涉測(cè)量方法，散斑干涉測(cè)量。概念：散斑：當(dāng)一束激光照射到物體的粗糙表面（例如鋁板）上時(shí)，在鋁板前面的空間將布滿明暗相間的亮斑與暗斑，這些亮斑與暗斑的分布雜亂，故稱為散斑（Speckle）。實(shí)質(zhì)：經(jīng)粗糙表面漫反射后的光，空間干涉的結(jié)果，所以不是物面的像，其分布與被照射的表面有關(guān)。散斑形成條件：1）必須有能發(fā)生散射的粗糙表面；為了使散射光較均勻，則粗糙

8、表面的深度必須大于光波波長(zhǎng)。 2）入射光的相干度足夠高，如使用激光。散斑類型：自由空間散斑，像面散斑。有什么不同？29、 被激光照射的粗糙物面在透鏡的像面上形成散斑圖，此方法稱散斑照相。同全息一樣, 散斑照相并不能提供測(cè)量的一些信息。如果利用全息技術(shù)記錄某一時(shí)刻的散斑信息, 利用變化前后形成的散斑干涉, 可以進(jìn)行測(cè)量工作。30、 電子散斑技術(shù)：用視頻攝像系統(tǒng)代替照相處理，用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)代替光學(xué)記錄技術(shù)。特點(diǎn)：原始的散斑干涉場(chǎng)由光電器件（一般為CCD探測(cè)器）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)記錄下來(lái)，用電子技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)信息的提取，形成的散斑場(chǎng)可以直接顯示和保存，操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，可以進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)

9、測(cè)量。31、最常用的馬赫-曾德?tīng)枺∕ach-Zehnder）光纖干涉儀優(yōu)點(diǎn)：無(wú)返回光，不影響光源的穩(wěn)定性。輸出的兩路干涉信號(hào)反相，非常便于后續(xù)電路作辨向、細(xì)分等處理32、薩格奈克(Sagnac)光纖干涉儀是嚴(yán)格共路的干涉系統(tǒng)。當(dāng)閉合光纖靜止時(shí)，兩光束傳播路徑相同。兩光纖拳相對(duì)慣性空間以轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則兩路光產(chǎn)生非互易性光程差，其干涉圖樣可反映出光程差和位相變化。測(cè)量角速度。靈敏度高、無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分、體積小、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊等。33、 法布里-珀羅(Fabry-Perot)光纖干涉儀特點(diǎn)：多光束干涉，在干涉條紋的峰值處衰減異常迅速，高靈敏度。34、 傳統(tǒng)干涉儀的缺點(diǎn)：需要導(dǎo)軌,計(jì)時(shí)從始態(tài)到終態(tài)全部

10、過(guò)程,中間不允許掉電；計(jì)數(shù)時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)量長(zhǎng)度較大時(shí)耗時(shí)長(zhǎng),易受環(huán)境因素的影響；無(wú)零位，增量式測(cè)量, 不能測(cè)量絕對(duì)位移。合成波長(zhǎng)法可以克服以上缺點(diǎn)。采用小數(shù)重合法的典型儀器是柯氏(Kosters)干涉儀。當(dāng)時(shí)主要用來(lái)測(cè)量量塊。35、 拍波干涉儀的基本功能：求出合成波的條紋小數(shù)。此處的合成波長(zhǎng)法與第6章激光相位干涉測(cè)量技術(shù)合成波長(zhǎng)不是一個(gè)概念，這個(gè)是干涉概念，最后產(chǎn)生干涉測(cè)量方法。那個(gè)是對(duì)光的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，而不是干涉原理。Chapter 336、 光的波長(zhǎng)短， 對(duì)很小的孔/屏、狹縫/細(xì)絲才有明顯的衍射現(xiàn)象；37、 單縫衍射測(cè)量?jī)x器測(cè)量量程0.01mm-0.5mm。對(duì)于細(xì)絲為0.01-0.1mm.38

11、、 激光衍射測(cè)量方法1、間隙測(cè)量法2、反射衍射測(cè)量法3、分離間隙法4、互補(bǔ)測(cè)屏法5、愛(ài)里斑測(cè)量法6、衍射頻譜檢測(cè)法39、反射衍射測(cè)量法利用試件棱緣和反射鏡構(gòu)成的狹縫來(lái)進(jìn)行衍射測(cè)量的。特點(diǎn)：1、靈敏度提高一倍2、入射光可以以一定角度入射，布置方便40、測(cè)量細(xì)絲的直徑的方法（ppt)Chapter 441、直線度誤差是指被測(cè)實(shí)際輪廓線相對(duì)于理想直線的變動(dòng)量；42、激光準(zhǔn)直儀按工作原理可分為 1) 振幅測(cè)量法 2) 干涉測(cè)量法 3) 偏振測(cè)量法43、振幅測(cè)量型準(zhǔn)直儀提高基準(zhǔn)精度的常用方法1.菲涅耳波帶片法2. 位相板法干涉測(cè)量法是在以激光束作為直線基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，又以光的干涉原理進(jìn)行讀數(shù)來(lái)進(jìn)行直線度測(cè)

12、量的。44、 激光器的漂移：平漂和角漂45、 平漂在近端測(cè)量，補(bǔ)償元件采用平板玻璃角漂在遠(yuǎn)端測(cè)量，通過(guò)控制擴(kuò)束鏡的橫向移動(dòng)來(lái)補(bǔ)償46、 四自由度測(cè)量系統(tǒng)及ppt3647、 為減小激光器輸出光束的漂移，可以采取以下措 施：1. 熱穩(wěn)定裝置2. 光束補(bǔ)償裝置3. 主動(dòng)溫控加熱器4. 其他措施48、 激光器準(zhǔn)直擴(kuò)束1）開(kāi)普勒式望遠(yuǎn)鏡2）伽利略式望遠(yuǎn)鏡49、 第六章：什么是多普勒效應(yīng)？50、 激光多普勒測(cè)速儀的組成1. 激光器：多普勒頻移相對(duì)光源波動(dòng)頻率來(lái)說(shuō)變化很小，因此必須用頻帶窄及能量集中的激光作光源；為便于連續(xù)工作，通常使用氣體激光器。氬離子激光器: 功率較大，信號(hào)較強(qiáng)，用得最廣。2. 光學(xué)系統(tǒng)

13、;雙散射型 ：散射光的頻差與光電探測(cè)器的方向無(wú)關(guān)，使用時(shí)不受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，可在任意方向測(cè)量，且可使用大口徑的接收透鏡，粒子散射的光能量極大地得到利用，信噪比高。3. 信號(hào)處理系統(tǒng)：1）頻率跟蹤法2）頻率計(jì)數(shù)法.最常用的是頻率計(jì)數(shù)法49、 多普勒全場(chǎng)測(cè)速技術(shù)(Doppler Global Velometer DGV)基本原理：利用了某些物質(zhì)的選擇吸收特性，把多普勒頻移轉(zhuǎn)換成光的強(qiáng)度，通過(guò)視頻相機(jī)拍攝后進(jìn)行處理，獲得全場(chǎng)的速度信息，從而實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)、實(shí)時(shí)的三維測(cè)量。核心鑒頻器。50、 什么是光學(xué)鑒頻器？?jī)?yōu)點(diǎn)：鑒頻通常使用電路，但是電路只能單路進(jìn)行，不能并行工作，但是光學(xué)鑒頻器可以并行工作，可以同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)鑒頻，得到頻率差。51、 激光掃描測(cè)徑技術(shù)（1）轉(zhuǎn)鏡掃描測(cè)徑原理用一束平行光以恒定的速度掃描線材，并由放在線材對(duì)面的光電接收器接收，投射到光電接收器上的光線在光束掃描線材時(shí)被遮斷，所以光電接收器輸出的是一個(gè)方波脈沖，脈沖寬度與線材直徑成正比。測(cè)定直徑范圍 110mm1