皮米级绝对距离测量干涉仪

皮米级绝对距离测量干涉仪

皮米级绝对距离测量干涉仪quDIS是目前市面上同类别独特可以测量皮米级绝对距离的干涉仪。基于其独特的测量原理，相对距离的重复精度达到了前所未有的50皮米。绝对距离也可以达到20m。下面我来详细介绍一下quDIS绝对距离测量的基本原理：

一.“干涉光谱学”-频率分析和相对距离

传统的干涉测距法都是待测目标移动产生的和参考光路不同的光程差，产生干涉现象。而除了光路长度的改变，在恒定路径下激光波长的改变也会导致信号的干涉调制。通过激光器控制扫描波长，控制引入多个波长变化，这样避免了静态状态下的相对误差。这种方法称为“干涉光谱学”。

德国qutools公司生产的皮米级绝对距离测量干涉仪quDIS是基于法-珀干涉而设计的。较之传统的设计，创新性的增加了饱和吸收气室（GC）单元，根据其气体的吸收光谱可以用来进行精确的波长控制。通过快速的上下扫描改变激光波长使波长变化满足 Δλ/Δt >>Δx/Δt 。内部光学参考腔将波长变化稳定为线性波长扫描。这种测量方法不受对比度和检测信号强度的影响。其他方法仅在恒定波长下监测强度（arcsin）或偏差（arctan），从而导致典型的周期性误差存在。

二.法珀参考腔-激光稳频和绝对距离测量

 “干涉光谱法”与饱和吸收室(GC)结合使用也是可以实现绝对距离的测量。

通过将可调激光器的频率锁定到F-P干涉仪的的谐振频率上，将干涉仪的位移测量转换为频率变化的测量。当F-P腔长在变化时，其谐振峰的频率也在发生变化，通过测量初始腔长，初始频率和频率变化，就可实现测量腔长。可调激光器的频率变化可通过与一个稳频激光器进行拍频来测量。因这种方式将位移变化转换为了频率变化，只要保证频率变化为线性变化，就可以避免干涉仪的非线性误差对测量结果的影响。同时其理论分辨率低可达到1pm。

绝对距离测量方式就是基于上文中提到的“拍频”的方式，通过将内部参考腔锁频，使其频率和腔长保持恒定，这样，通过测量频率变化，就可以知道实时的腔长，也就是绝对距离。

干涉传感头

激光束的成型是通过不同的传感器头来实现的，根据反射目标的不同，不同的应用都需要不同的准直、聚焦和光束剖面约束。quDIS的传感器头均基于光纤设计。quDIS为常规情况下的使用提供标准准直仪和定焦传感头，同时根据具体的需要以及恶劣环境下的应用，也设计了响应的特殊传感头。

环境测试模块（AMU）

环境测试模块（AMU）设计用于补偿由温度T、压力p和相对湿度rH波动引起的折射率变化，总体精度为1ppm。

皮米级绝对距离测量干涉仪产品特点：

多维度多通道位移干涉器，操作简单，即插即用

相对距离和绝对距离测量

完善的全套系统配置

实时输出数字化图像

针对不同应用提供各种传感接头及反射模块组合解决方案

长期使用保证稳定性

兼容真空与各种恶劣环境

皮米级绝对距离测量干涉仪独特优势：

绝对距离高精度测量！

不存在非线性及周期性误差！

相对距离信号稳定性<0.05nm！

工作距离大20m（与传感头相关）

目标大速度3m/s

三个传感接口，可实现多设备同步

探测器分辨率达到1pm

皮米级绝对距离测量干涉仪应用领域：

极限环境下振动分析

缓慢漂移及热膨胀检测

精密设备位置控制

纳米级位移测量

层状结构中间隙和边缘的测量

位移和振动精度评估

皮米级绝对距离测量干涉仪参数列表：