[发明专利]一种测量干涉仪波长的装置及方法

说明书

技术领域

本技术方案涉及干涉仪，尤其涉及一种实时测量激光干涉波长的装置及方法。

背景技术

条纹计数式的干涉仪是以波长为基准来进行长度测量的，其测量原理可以简单地表达为：

L=λ2N=λ02nN]]>

式中，λ是激光在测量环境中的波长，λ₀是激光在真空中的波长，N是条纹数。只有实时地测出空气折射率n或者激光在测量环境中的波长λ，才能精确地计算出待测长度，否则干涉仪对空间长度的亚纳米级精度的测量将无从谈起。

当前的应用中，主要有两种方法来确定激光波长。

第一种是借助Elden公式计算当前的空气折射率。激光波长主要受环境的大气压强和温度影响，因此通过测定所处环境的大气压强和温度，可以计算出空与折射率

n=a·pair1+b(Tair-273.15)+c]]>

其中P_air和T_air为空气中的压强和温度，a、b、c为常数。

另一种是如Agilent公司提供的一种专门监测环境波长的Wavelength Tracker(波长追踪器)，如图1中所示。它利用一个固定长度的光学腔体作为基准，由干涉仪实时测量这个腔体的长度，通过干涉仪测量的长度变化从而得知当前激光波长的变化。

由于测试原理的限制，以上两种方法测定折射率或者波长的位置与干涉仪的实际工作位置不在同一个地方，因此测量得到的波长与干涉仪实际工作位置的波长会存在不同。由于干涉仪的测量对象经常要求在一定范围内移动，如沿X、Y方向平移，绕Z轴旋转，或者绕Y轴倾斜。Agilent公司提供的Wavelength Tracker通常都只能放置于离测量光束束较远的距离。而且，干涉仪是一个相对位置测量系统，在该波长跟踪器进行正常工作之初，需要对波长的初试值进行一个较为准确的标定，测量腔体的设计使它不能较为满意地完成该项功能。采用Elden公式计算空气折射率时，由于是间接地测量光束的波长，还容易受到气压和气温的测量误差等因素影响。

除此之外，中国专利CN99814090.2公开的改善干涉仪的测量的方法中，通过同时测量沿测量路径行进方向的声速来确定环境的影响，这种方法无疑增大了设备成本；中国专利CN99118742.3公开的补偿空气扰动的双波长外差干涉仪的结构中，通过测量两个或多个波长的光程长度求出折射率，这种方法需要两个分开很远的测量波长(通常是倍数关系)，对激光器提出了新的要求。

发明内容

本发明针对现有技术方案中所存在的上述缺点，提供了一种测量工件台干涉仪波长的装置及方法，用以实时测量干涉仪的测量光束波长。