激光测量技术重点

1、如何获得线偏正光？利用偏振片获得偏振光、反射和折射产生的偏振、利用双折射产生偏振2、反射和折射产生偏正光的原理让自然光以布儒斯特角入射，透射光为P光，偏振方向实在入射面的，与入射面平行的光，反射光为S光，都为线偏光。3、利用双折射产生偏振制造的棱镜，为了提高棱镜透过率，都选择透射光为P光。4、玻片5、半波片：线偏振光通过半波片后，仍是线偏振光，但其偏振化方向转过了2α，圆偏振光入射时，出射光是旋向相反的圆偏振光，一般用于x,y两偏振方向间的转换。四分之一波片：1）.线偏振光振动方向与1/4波片成45度，出射为圆偏振光;2.）圆偏振光通过1/4波片后，变为线偏振光，其振动方向与光轴方向45度;一般用于圆偏光与线偏光方向间的转换。6、什么是受激辐射？受激辐射：受激辐射产生的光子与引起受激辐射的外来光子具有相同的特征（频率、相位、振动方向及传播方向均相同）7、泵浦分类：光泵、电泵浦、化学泵浦、热泵浦8、激光产生的基本条件及阈值条件三要素:1.泵浦2.增益介质3.谐振腔阀值条件:光在谐振腔来回往返一次所获得光增益必须大于或者等于所遭受的各种损耗之和.9、激光的基本的物理性质。方向性、高亮性、单色性、相干性激光单色性的好坏可以用频谱分布的宽度(线宽)描述。（线宽比较窄）方向性最好的是气体激光器。相干性：时间相干性（计算相干长度）、空间相干性10、如何获得单模：短腔法11、高斯光束聚焦条件：短焦距透镜，束腰远离透镜可利用倒置望远镜可实现激光光束的准直12、稳频的必要性：在精密计量中，通常以波长为基准，测量精度很大程度上决定于波长的精确程度。13、主动稳频的方法：1.兰姆(Lamb)下陷法2.饱和吸收法3.塞曼效应法4.双纵模稳频5.无源腔稳频。双频激光器:由塞曼效应制成的激光器，还可以使用声光调制。获得频率稳定度最高的：饱和吸收法。14、什么是塞曼效应，塞曼效应稳频的基本原理是什么？塞曼效应:原子能级在磁场作用下发生分裂的现象。根据激光器输出的两圆偏振光光强的差别来判断谐振频率偏离中心频率的方向和程度。15、以塞曼效应产生双频激光进行稳频用在干涉仪上有什么特点？（交流、外差干涉仪）由双频激光器构成的干涉仪具有较强的抗干扰能力，可用于工业中的精密计量。16、激光调制：声光、电光、磁光。磁光主要用在光学隔离器。声光调制由于是布拉格声光衍射，可以使一级光产生平移，产生双激光。17、左旋圆偏光和右旋圆偏光即使有相位差，合成后仍为线偏光。18、单频激光干涉仪组成：1.激光干涉仪光路系统2.干涉条纹计数和处理测量结果的电子系统3.机械系统激光干涉仪光路系统主要包括：光源、分束器和反射器。常用的光源为He-Ne激光器：（激光的功率和频率稳定性高、连续方式运转、在可见光和红外光区域有谱线）19、激光干涉仪常用的分光方法（1）分波阵面法（2）分振幅法（3）分偏振法（PBS）（4）衍射分光法20激光干涉仪常用的反射器：平面反射器（特点：对偏转将产生附加的光程差）、角锥棱镜反射器（特点：可消除偏转将产生附加的光程差，抗偏摆和俯仰）、直角棱镜反射器（特点：只对一个方向的偏转敏感）、猫眼反射器（特点：透镜和反射镜一起绕C点旋转，光程保持不变；容易加工，不影响偏振光的传输）21、单频激光干涉仪为什么需要移相，移相后信号有何特点？双频激光干涉仪需要移相吗？双频激光干涉仪不需要移相，因为它有一个载波信号，频率的变大和变小就对应着反射镜的移动的方向向近端移还是向远端移。22、单频激光干涉仪有什么缺点，双频激光干涉仪有什么优点，设计的出发点是什么？23、塞曼效应和声光调制是实现光学“拍”的常用方法。24、利用激光移相干涉测试技术可以快速而高准确度地检测波面面形误差，可达到1/100波长的测试不确定度。是测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拟出原物的散射波前，重现一个与原物非常逼真的三维图像。26、全息技术两步成像即全息图的记录和物光波的再现。27、全息干涉测量技术特点：1）一般干涉测量只可用来测量形状比较简单的高度抛光表面的工件，而全息干涉测量能够对具有任意形状和粗糙表面的三维表面进行测量，精度可达光波波长数量级。2）由于全息图再现具有三维性质，故用全息技术就可以从许多不同视角去观察一个形状复杂的物体，一个干涉测量全息图可相当于用一般干涉测量进行的多次观察。3)全息干涉测量可以对一个物体在两个不同时刻的状态进行比对，因而可以探测物体在一段时间内发生的任何改变。4)不足：测量范围小，仅几十微米左右。28、光学粗糙表面检测的干涉测量方法，散斑干涉测量。概念：散斑：当一束激光照射到物体的粗糙表面（例如铝板）上时，在铝板前面的空间将布满明暗相间的亮斑与暗斑，这些亮斑与暗斑的分布杂乱，故称为散斑（Speckle）。实质：经粗糙表面漫反射后的光，空间干涉的结果，所以不是物面的像，其分布与被照射的表面有关。散斑形成条件：1）必须有能发生散射的粗糙表面；为了使散射光较均匀，则粗糙表面的深度必须大于光波波长。2）入射光的相干度足够高，如使用激光。散斑类型：自由空间散斑，像面散斑。有什么不同？29、被激光照射的粗糙物面在透镜的像面上形成散斑图，此方法称散斑照相。同全息一样,散斑照相并不能提供测量的一些信息。如果利用全息技术记录某一时刻的散斑信息,利用变化前后形成的散斑干涉,可以进行测量工作。30、电子散斑技术：用视频摄像系统代替照相处理，用电子技术和计算机技术代替光学记录技术。特点：原始的散斑干涉场由光电器件（一般为CCD探测器）转换成电信号记录下来，用电子技术方法实现信息的提取，形成的散斑场可以直接显示和保存，操作简单、实用性强，自动化程度高，可以进行静动态测量。31、最常用的马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）光纤干涉仪优点：无返回光，不影响光源的稳定性。输出的两路干涉信号反相，非常便于后续电路作辨向、细分等处理32、萨格奈克(Sagnac)光纤干涉仪是严格共路的干涉系统。当闭合光纤静止时，两光束传播路径相同。两光纤拳相对惯性空间以转速ω转动时，则两路光产生非互易性光程差，其干涉图样可反映出光程差和位相变化。测量角速度。灵敏度高、无机械转动部分、体积小、成本低、结构紧凑等。33、法布里-珀罗(Fabry-Perot)光纤干涉仪特点：多光束干涉，在干涉条纹的峰值处衰减异常迅速，高灵敏度。34、传统干涉仪的缺点：需要导轨,计时从始态到终态全部过程,中间不允许掉电；计数时间长，测量长度较大时耗时长,易受环境因素的影响；无零位，增量式测量,不能测量绝对位移。合成波长法可以克服以上缺点。采用小数重合法的典型仪器是柯氏(Kosters)干涉仪。当时主要用来测量量块。35、拍波干涉仪的基本功能：求出合成波的条纹小数。此处的合成波长法与第6章激光相位干涉测量技术合成波长不是一个概念，这个是干涉概念，最后产生干涉测量方法。那个是对光的强度进行调制，而不是干涉原理。Chapter336、光的波长短，对很小的孔/屏、狭缝/细丝才有明显的衍射现象；37、单缝衍射测量仪器测量量程0.01mm-0.5mm。对于细丝为0.01-0.1mm.38、激光衍射测量方法1、间隙测量法2、反射衍射测量法3、分离间隙法4、互补测屏法5、爱里斑测量法6、衍射频谱检测法39、反射衍射测量法利用试件棱缘和反射镜构成的狭缝来进行衍射测量的。特点：1、灵敏度提高一倍2、入射光可以以一定角度入射，布置方便40、测量细丝的直径的方法（ppt)Chapter441、直线度误差是指被测实际轮廓线相对于理想直线的变动量；42、激光准直仪按工作原理可分为1)振幅测量法2)干涉测量法3)偏振测量法43、振幅测量型准直仪提高基准精度的常用方法1.菲涅耳波带片法2.位相板法干涉测量法是在以激光束作为直线基准的基础上，又以光的干涉原理进行读数来进行直线度测量的。44、激光器的漂移：平漂和角漂45、平漂在近端测量，补偿元件采用平板玻璃角漂在远端测量，通过控制扩束镜的横向移动来补偿46、四自由度测量系统及ppt3647、为减小激光器输出光束的漂移，可以采取以下措施：1.热稳定装置2.光束补偿装置3.主动温控加热器4.其他措施48、激光器准直扩束1）开普勒式望远镜2）伽利略式望远镜49、第六章：什么是多普勒效应？50、激光多普勒测速仪的组成1.激光器：多普勒频移相对光源波动频率来说变化很小，因此必须用频带窄及能量集中的激光作光源；为便于连续工作，通常使用气体激光器。氩离子激光器:功率较大，信号较强，用得最广。2.光学系统;双散射型：散射光的频差与光电探测器的方向无关，使用时不受现场条件的限制，可在任意方向测量，且可使用大口径的接收透镜，粒子散射的光能量极大地得到利用，信噪比高。3.信号处理系统：1）频率跟踪法2）频率计数法.最常用的是频率计数法49、多普勒全场测速技术(DopplerGlobalVelometerDGV)基本原理：利用了某些物质的选择吸收特性，把多普勒频移转换成光的强度，通过视频相机拍摄后进行处理，获得全场的速度信息，从而实现全场、实时的三维测量。核心鉴频器。50、什么是光学鉴频器？优点：鉴频通常使用电路，但是电路只能单路进行，不能并行工作，但是光学鉴频器可以并行工作，可以同时进行多点鉴频，得到频率差。51、激光扫描测径技术（1）转镜扫描测径原理用一束平行光以恒定的速度扫描线材，并由放在线材对面的光电接收器接收，投射到光电接收器上的光线在光束扫描线材时被遮断，所以光电接收器输出的是一个方波脉冲，脉冲宽度与线材直径成正比。测定直径范围110mm~180mm，测定误差为30~40μm（2）音叉扫描测径：对于线径在0.5mm以下的物体（3）扫描镜电流计测径（4）位相调制扫描测量技术52、激光测距技术常用的测距技术:雷达测距超声测距红外测距激光测距远距离(几千米)测量的技术:激光相位测距脉冲激光测距激光相位测距原理：通过对光的强度进行调制来实现的(与第二章比较）脉冲激光测距：地形测量、战术前沿测距、导弹运行轨道跟踪，以及人造卫星、地球到月球距离的测量极远距离等