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激光干涉仪Fresnel-03

Fresnel-03 激光干涉仪可进行皮米级高速测距。该产品配备 3 个测量通道，可独立测量 3 个线性运动自由度。同时，设计有多款尺寸极为紧凑的光纤探头，可分别用于面测量、点测量、线测量以及差分式测量。通过 3 通道测量结合，用户能够实现对多自由度线性及旋转位移的高精度测量，  配合丰富的数据传输接口，用户可以将激光干涉仪作为位置传感器使用，进行位置精确控制。

此外，为满足用户在极*环境下的实验需求，光纤探头还提供超高真空、极低温、强磁场兼容版本可选。

产品特点

以下是 Fresnel - 03 激光干涉仪的关键规格汇总，数值为严格表征测量所得的典型结果。 性能会因具体应用和配置而异，如需个性化指导， 请联系卓立汉光。

噪声表征—工作距离

位置噪声来源于多种因素，包括控制器电子设备以及外部因素， 如温度漂移、机械振动和空气波动。对这些因素进行适当的抑制对于准确评估设备性能至关重要。位置噪声通过噪声功率谱密度（NPSD）来量化，并在特定频率范围内进行积分以计算均方根（RMS）噪声值，如公式（1）所示。

该公式在指定频域内对噪声进行了全面衡量。具有固有线宽的分布反馈（DFB）激光器会产生相位噪声，这在较大工作距离下对位置噪声产生显著影响。实验测量结果表明，如图 1 所示，工作距离与噪声底之间呈线性关系。

图 1：不同工作距离下，在频率范围（1 kHz 至 10 kHz）内的均方根（RMS）噪声。噪声随工作距离线性增加，归因于激光相位噪声的贡献。

位置测量分辨率

位置测量分辨率指的是可检测到的最小位移变化。 Fresnel-03 激光干涉仪的高分辨率性能通过压电扫描台进行验证，该扫描台被编程执行了一段往复运动序列， 共计 10 个步骤，以每 秒 1 nm 和 2 nm 的步长移动。测量工作在距反射器 150 mm 处进行，同时确保光学传感器头精确对准。

图 2 展示了测量结果，带宽为 50 Hz。每一步的平均位置数据点均通过对 1000 个单独数

据点进行平均计算获得。在 0.01 至 1 MHz 的频率范围内，噪声功率谱密度（NPSD）被计算为 0.032 nm，充分体现了系统的精度。

图2：以 1 nm 和 2 nm 步 长 分 别 进 行 的 10 步 往 复测量。测量在距反射器 150 mm 处进行，光学传感器头精确对准反射器中心。测量带宽为 50 Hz， 每一步的平均位置数据点均通过对该步内所有单独数据点（共 1000 个）取平均值计算得到。

根 据 公 式（1），在 整 个 频 率 范 围（0.01–1 MHz）内计算得到的噪声功率谱密度（NPSD）为 0.032nm。

周期性非线性误差

激光干涉仪中的周期性非线性会引入系统误差，从而降低测量的准确性和精度。这些误差源于相位检测中的不完善之处，如相位混合、光学对准不当以及电子失真。

Fresnel-03 干涉仪表现出卓*的性能，在工作距离从 0 到 10 m 的范围内，其周期性非线性（峰峰值）小于 4 nm。

这一性能通过图 3 中的李萨如图形直观地得到了验证， 该图将实际测量数据与理想圆形拟合进行了对比。

图 3  Fresnel-03 激光干涉仪测得的李萨如图形，与理想圆形拟合结果对比。

测量在工作距离 5 cm 下进行。

激光安全

Fresnel-03 干涉仪被归类为 1 级激光产品。虽然其设计本身确保对眼睛具有固有的安全性， 但建议用户避免激光直接照射眼睛和皮肤。未使用时，光学端口应始终覆盖防护帽，以防止污染和潜在损坏。

为确保安全操作，用户必须熟悉仪器及激光辐射的特性。遵循这些预防措施不仅可确保设备的优良性能，还能最大限度地降低潜在风险。

配套产品

聚焦型探头： 当测量目标为平面或测量距离较短时，  聚焦型探头可提供更高的角度容忍度，  并支持较小的测量面积，适用于精确测量。

线型探头： 适用于旋转圆柱形物体的偏心测量。可在较大的角度范围内工作， 并且对旋转轴的倾 斜或翻转不敏感，确保测量结果的稳定性。

准直型探头： 适用于长距离测量或后向反射器的测量。该探头具有多种外形尺寸和光斑大小， 能够确保精准的光束传输与测量。

差分型探头： 利用开放式的参考臂设计，能够同时实现两个目标之间的相对位移测量。

环境补偿单元 (ECU)： 实时监控环境折射率，对测量绝对距离进行修正。