發(fā)布時(shí)間：2021-07-24 08:49

　　針對(duì)納米級(jí)周期非線性誤差制約外差激光干涉儀使其不能適應(yīng)下一代超精密裝備制造與重大科學(xué)工程提出的亞納米乃至皮米測(cè)量精度需求的問題,分析了外差激光干涉儀中兩類周期非線性誤差的形成機(jī)理,并對(duì)周期非線性誤差的補(bǔ)償方法進(jìn)行了研究.結(jié)果表明:第1類周期非線性誤差是由于雙頻激光不能完全分離引起雙頻激光交叉混疊,進(jìn)而導(dǎo)致的周期非線性誤差,該誤差幅度可從數(shù)納米到數(shù)十納米;第2類周期非線性誤差是由于測(cè)量光束在光學(xué)界面產(chǎn)生了具有多階多普勒頻移特征的虛反射光束,進(jìn)而引入的周期非線性誤差,該誤差幅度可從數(shù)皮米至數(shù)納米.對(duì)于第1類周期非線性誤差,現(xiàn)有誤差補(bǔ)償方法,如橢圓擬合法等,可將其抑制至0.1 nm量級(jí),特別是空間分離式外差激光干涉儀則從原理上完全消除了這一類誤差;而對(duì)于第2類誤差,通過降低虛反射率和空間濾波可以將第2類誤差降低至數(shù)十皮米到數(shù)百皮米,剩余誤差尚不能完全滿足皮米測(cè)量的精度需求,亟待發(fā)明新的誤差抑制或補(bǔ)償技術(shù). 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,52(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

外差激光干涉儀中雙頻激光交叉混疊示意圖

式中:Δω=ω1-ω2;第1項(xiàng)為主要測(cè)量信號(hào)(main measurement signal, MMS),后兩項(xiàng)分別為0階和-1階寄生干涉信號(hào)(parasite interference signal,PIS),對(duì)其進(jìn)行仿真可以得到測(cè)量信號(hào)頻譜如圖2(b)所示,其中設(shè)置雙頻激光頻差Δf=5 MHz,多普勒頻移fd=1 MHz,泄漏系數(shù)Γ1=Γ2=0.1.可見受到雙頻激光交叉混疊影響的信號(hào)中,除了主要測(cè)量信號(hào)外,還包含有一階和二階寄生干涉信號(hào).對(duì)式(2)進(jìn)行變形,可得

由式(6)可見,第1類周期非線性誤差中包含有兩項(xiàng),其中第1項(xiàng)與第2項(xiàng)分別為一階和二階周期非線性誤差.設(shè)定主要參考和測(cè)量光束幅值A(chǔ)=B=1,對(duì)式(6)進(jìn)行仿真如圖3所示.圖3(a)為不同泄漏系數(shù)下的非線性誤差曲線,從圖中可以看出,隨著泄漏系數(shù)的增大,非線性誤差也隨之增大.圖3(b)為泄漏系數(shù)為0.1的情況下,一階和二階非線性誤差曲線,從圖中可以看出,一階非線性誤差要遠(yuǎn)大于二階非線性誤差,這也說明了非線性誤差大小主要取決于一階非線性誤差的大小,同時(shí)一階和二階寄生干涉信號(hào)引入的非線性誤差都具有明顯的周期性,且周期分別為2π和π.1.2 外差激光干涉儀中的第2類周期非線性誤差

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]雙頻激光干涉儀非線性誤差測(cè)量技術(shù)研究[D]. 孫志猛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3300340