激光干涉儀Fresnel-03

Fresnel-03 激光干涉儀可進(jìn)行皮米級高速測距。該產(chǎn)品配備 3 個(gè)測量通道，可獨(dú)立測量 3 個(gè)線性運(yùn)動(dòng)自由度。同時(shí)，設(shè)計(jì)有多款尺寸極為緊湊的光纖探頭，可分別用于面測量、點(diǎn)測量、線測量以及差分式測量。通過 3 通道測量結(jié)合，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)對多自由度線性及旋轉(zhuǎn)位移的高精度測量，  配合豐富的數(shù)據(jù)傳輸接口，用戶可以將激光干涉儀作為位置傳感器使用，進(jìn)行位置精確控制。

此外，為滿足用戶在極*環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)需求，光纖探頭還提供超高真空、極低溫、強(qiáng)磁場兼容版本可選。

產(chǎn)品特點(diǎn)

以下是 Fresnel - 03 激光干涉儀的關(guān)鍵規(guī)格匯總，數(shù)值為嚴(yán)格表征測量所得的典型結(jié)果。 性能會(huì)因具體應(yīng)用和配置而異，如需個(gè)性化指導(dǎo)， 請聯(lián)系卓立漢光。

噪聲表征—工作距離

位置噪聲來源于多種因素，包括控制器電子設(shè)備以及外部因素， 如溫度漂移、機(jī)械振動(dòng)和空氣波動(dòng)。對這些因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊种茖τ跍?zhǔn)確評估設(shè)備性能至關(guān)重要。位置噪聲通過噪聲功率譜密度（NPSD）來量化，并在特定頻率范圍內(nèi)進(jìn)行積分以計(jì)算均方根（RMS）噪聲值，如公式（1）所示。

該公式在指定頻域內(nèi)對噪聲進(jìn)行了全面衡量。具有固有線寬的分布反饋（DFB）激光器會(huì)產(chǎn)生相位噪聲，這在較大工作距離下對位置噪聲產(chǎn)生顯著影響。實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果表明，如圖 1 所示，工作距離與噪聲底之間呈線性關(guān)系。

圖 1：不同工作距離下，在頻率范圍（1 kHz 至 10 kHz）內(nèi)的均方根（RMS）噪聲。噪聲隨工作距離線性增加，歸因于激光相位噪聲的貢獻(xiàn)。

位置測量分辨率

位置測量分辨率指的是可檢測到的最小位移變化。 Fresnel-03 激光干涉儀的高分辨率性能通過壓電掃描臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證，該掃描臺(tái)被編程執(zhí)行了一段往復(fù)運(yùn)動(dòng)序列， 共計(jì) 10 個(gè)步驟，以每 秒 1 nm 和 2 nm 的步長移動(dòng)。測量工作在距反射器 150 mm 處進(jìn)行，同時(shí)確保光學(xué)傳感器頭精確對準(zhǔn)。

圖 2 展示了測量結(jié)果，帶寬為 50 Hz。每一步的平均位置數(shù)據(jù)點(diǎn)均通過對 1000 個(gè)單獨(dú)數(shù)

據(jù)點(diǎn)進(jìn)行平均計(jì)算獲得。在 0.01 至 1 MHz 的頻率范圍內(nèi)，噪聲功率譜密度（NPSD）被計(jì)算為 0.032 nm，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的精度。

圖2：以 1 nm 和 2 nm 步 長 分 別 進(jìn) 行 的 10 步 往 復(fù)測量。測量在距反射器 150 mm 處進(jìn)行，光學(xué)傳感器頭精確對準(zhǔn)反射器中心。測量帶寬為 50 Hz， 每一步的平均位置數(shù)據(jù)點(diǎn)均通過對該步內(nèi)所有單獨(dú)數(shù)據(jù)點(diǎn)（共 1000 個(gè)）取平均值計(jì)算得到。

根 據(jù) 公 式（1），在 整 個(gè) 頻 率 范 圍（0.01–1 MHz）內(nèi)計(jì)算得到的噪聲功率譜密度（NPSD）為 0.032nm。

周期性非線性誤差

激光干涉儀中的周期性非線性會(huì)引入系統(tǒng)誤差，從而降低測量的準(zhǔn)確性和精度。這些誤差源于相位檢測中的不完善之處，如相位混合、光學(xué)對準(zhǔn)不當(dāng)以及電子失真。

Fresnel-03 干涉儀表現(xiàn)出卓*的性能，在工作距離從 0 到 10 m 的范圍內(nèi)，其周期性非線性（峰峰值）小于 4 nm。

這一性能通過圖 3 中的李薩如圖形直觀地得到了驗(yàn)證， 該圖將實(shí)際測量數(shù)據(jù)與理想圓形擬合進(jìn)行了對比。

圖 3  Fresnel-03 激光干涉儀測得的李薩如圖形，與理想圓形擬合結(jié)果對比。

測量在工作距離 5 cm 下進(jìn)行。

激光安全

Fresnel-03 干涉儀被歸類為 1 級激光產(chǎn)品。雖然其設(shè)計(jì)本身確保對眼睛具有固有的安全性， 但建議用戶避免激光直接照射眼睛和皮膚。未使用時(shí)，光學(xué)端口應(yīng)始終覆蓋防護(hù)帽，以防止污染和潛在損壞。

為確保安全操作，用戶必須熟悉儀器及激光輻射的特性。遵循這些預(yù)防措施不僅可確保設(shè)備的優(yōu)良性能，還能最大限度地降低潛在風(fēng)險(xiǎn)。

配套產(chǎn)品

聚焦型探頭： 當(dāng)測量目標(biāo)為平面或測量距離較短時(shí)，  聚焦型探頭可提供更高的角度容忍度，  并支持較小的測量面積，適用于精確測量。

線型探頭： 適用于旋轉(zhuǎn)圓柱形物體的偏心測量。可在較大的角度范圍內(nèi)工作， 并且對旋轉(zhuǎn)軸的傾 斜或翻轉(zhuǎn)不敏感，確保測量結(jié)果的穩(wěn)定性。

準(zhǔn)直型探頭： 適用于長距離測量或后向反射器的測量。該探頭具有多種外形尺寸和光斑大小， 能夠確保精準(zhǔn)的光束傳輸與測量。

差分型探頭： 利用開放式的參考臂設(shè)計(jì)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)之間的相對位移測量。

環(huán)境補(bǔ)償單元 (ECU)： 實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境折射率，對測量絕對距離進(jìn)行修正。