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激光干涉儀Fresnel-03

Fresnel-03 激光干涉儀可進行皮米級高速測距。該產品配備 3 個測量通道，可獨立測量 3 個線性運動自由度。同時，設計有多款尺寸極為緊湊的光纖探頭，可分別用于面測量、點測量、線測量以及差分式測量。通過 3 通道測量結合，用戶能夠實現對多自由度線性及旋轉位移的高精度測量，  配合豐富的數據傳輸接口，用戶可以將激光干涉儀作為位置傳感器使用，進行位置精確控制。

此外，為滿足用戶在極*環境下的實驗需求，光纖探頭還提供超高真空、極低溫、強磁場兼容版本可選。

產品特點

以下是 Fresnel - 03 激光干涉儀的關鍵規格匯總，數值為嚴格表征測量所得的典型結果。 性能會因具體應用和配置而異，如需個性化指導， 請聯系卓立漢光。

噪聲表征—工作距離

位置噪聲來源于多種因素，包括控制器電子設備以及外部因素， 如溫度漂移、機械振動和空氣波動。對這些因素進行適當的抑制對于準確評估設備性能至關重要。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進行積分以計算均方根（RMS）噪聲值，如公式（1）所示。

該公式在指定頻域內對噪聲進行了全面衡量。具有固有線寬的分布反饋（DFB）激光器會產生相位噪聲，這在較大工作距離下對位置噪聲產生顯著影響。實驗測量結果表明，如圖 1 所示，工作距離與噪聲底之間呈線性關系。

圖 1：不同工作距離下，在頻率范圍（1 kHz 至 10 kHz）內的均方根（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。

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進行驗證，該掃描臺被編程執行了一段往復運動序列， 共計 10 個步驟，以每 秒 1 nm 和 2 nm 的步長移動。測量工作在距反射器 150 mm 處進行，同時確保光學傳感器頭精確對準。

圖 2 展示了測量結果，帶寬為 50 Hz。每一步的平均位置數據點均通過對 1000 個單獨數

據點進行平均計算獲得。在 0.01 至 1 MHz 的頻率范圍內，噪聲功率譜密度（NPSD）被計算為 0.032 nm，充分體現了系統的精度。

圖2：以 1 nm 和 2 nm 步 長 分 別 進 行 的 10 步 往 復測量。測量在距反射器 150 mm 處進行，光學傳感器頭精確對準反射器中心。測量帶寬為 50 Hz， 每一步的平均位置數據點均通過對該步內所有單獨數據點（共 1000 個）取平均值計算得到。

根 據 公 式（1），在 整 個 頻 率 范 圍（0.01–1 MHz）內計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引入系統誤差，從而降低測量的準確性和精度。這些誤差源于相位檢測中的不完善之處，如相位混合、光學對準不當以及電子失真。

Fresnel-03 干涉儀表現出卓*的性能，在工作距離從 0 到 10 m 的范圍內，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證， 該圖將實際測量數據與理想圓形擬合進行了對比。

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

測量在工作距離 5 cm 下進行。

激光安全

Fresnel-03 干涉儀被歸類為 1 級激光產品。雖然其設計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，光學端口應始終覆蓋防護帽，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。遵循這些預防措施不僅可確保設備的優良性能，還能最大限度地降低潛在風險。

配套產品

聚焦型探頭： 當測量目標為平面或測量距離較短時，  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： 適用于旋轉圓柱形物體的偏心測量。可在較大的角度范圍內工作， 并且對旋轉軸的傾 斜或翻轉不敏感，確保測量結果的穩定性。

準直型探頭： 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， 能夠確保精準的光束傳輸與測量。

差分型探頭： 利用開放式的參考臂設計，能夠同時實現兩個目標之間的相對位移測量。

環境補償單元 (ECU)： 實時監控環境折射率，對測量絕對距離進行修正。