专利名称：基于双频正交线偏振光干涉的空气折射率测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及空气折射率測量方法及装置，尤其是涉及ー种基于双频正交线偏振光干渉的空气折射率測量方法及装置。
背景技术：
空气折射率測量精度是制约各种以激光波长作为长度基准的光学測量方法精度提高的ー个重要因素。空气折射率測量方法大体上分为间接測量和直接测量两大类。间接測量法通过测量空气的压力、温度和相対湿度，然后用Edlen公式计算空气折射率。由于Edlen公式是在标准空气情况下得到的，测量环境中的空气成分与标准空气的差异会对测量结果产生误差，虽然通过测量空气中二氧化碳含量，可以对空气折射率进行进一步的修正，但是各种空气參数传感器所帯来的測量不确定度，也限制了该方法測量精度一般小于3X10_8。因此，在ー些高精度，大范围的精密测量场合(如測量精度/測量范围〈10_9)，必须直接測量空气折射率。空气折射率的直接測量常用干渉法实现，包括瑞利干渉法、抽气测量法、法ー珀干涉法、双波长干涉法和多波长干涉測量法等。干涉法测量空气折射率通常以真空的折射率作为标准，測量光束经过长度为L的真空和空气光路时的光程差所产生的干涉条纹数，即2い(n-1) = (N+e) * A0 ( 其中n为空气折射率，N为干涉条纹的整数部分，e为干涉条纹小数部分)。基于干涉法測量空气折射率，測量精度取决于干涉条纹的细分系数和真空、空气光路长度L，测量时，在真空腔抽气或者放气过程中，由于腔内气流变化太快且不均匀，会引起干涉条纹抖动现象，导致测量精度受限，因此，目前大多数基于干涉法的空气折射率測量精度仅能达到10_8。
发明内容
为了满足以激光波长作为长度基准的光学精密測量技术领域中对高精度空气折射率测量的需要，本发明的目的在于提供一种基于双频正交线偏振光干渉的空气折射率测量方法及装置，将真空腔内折射率变化引起的光程变化量的测量转化为对测量角锥棱镜移动位移的測量，避免了对干涉条纹的直接计数，从而可精确测得所对应的空气折射率变化量。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一、一种基于双频正交线偏振光干涉的空气折射率测量方法双频激光器输出波长为X1和入2的正交线偏振光,射向由分光镜、固定的參考角锥棱镜和可移动的测量角锥棱镜构成的迈克尔逊干涉仪，分别形成各自的干渉信号，再经分光镜、偏振分光镜分光后分别由两个探测器接收，在该干涉仪的测量光路中放置ー个与光线传播方向平行的长度为L的石英真空腔；开始测量空气折射率之前，石英真空腔被抽成真空，移动测量角锥棱镜使波长ん和X2的干渉信号相位差为0，然后将空气通入石英真空腔，直至该腔内部空气与外部空气一致，接着再次移动测量角锥棱镜使波长X1和X2干涉信号的相位差再次为O，则石英真空腔中折射率变化引起的測量光路光程差的变化量即为测量角锥棱镜的移动位移，最后根据石英真空腔长度L、測量角锥棱镜的移动位移Al与空气折射率n的关系，得到空气折射率为
权利要求
1.一种基于双频正交线偏振光干渉的空气折射率測量方法，其特征在于双频激光器输出波长为ん和X2的正交线偏振光，射向由分光镜、固定的參考角锥棱镜和可移动的测量角锥棱镜构成的迈克尔逊干涉仪，分别形成各自的干渉信号，再经分光镜、偏振分光镜分光后分别由两个探测器接收，在该干涉仪的测量光路中放置一个与光线传播方向平行的长度为L的石英真空腔；开始测量空气折射率之前，石英真空腔被抽成真空，移动测量角锥棱镜使波长X1和X2的干渉信号相位差为O，然后将空气通入石英真空腔，直至该腔内部空气与外部空气一致，接着再次移动测量角锥棱镜使波长X1和X2干渉信号的相位差再次为O，则石英真空腔中折射率变化引起的測量光路光程差的变化量即为测量角锥棱镜的移动位移，最后根据石英真空腔长度L、測量角锥棱镜的移动位移Al与空气折射率n的关系，得到空气折射率为
2.根据权利要求1所述方法的一种基于双频正交线偏振光干渉的空气折射率測量装置，其特征在于包括双频激光器(I)，分光镜(2)，參考角锥棱镜(3)，石英真空腔(4)，測量角锥棱镜(5)，偏振分光镜(6)，第一探測器(7)和第二探測器⑶；双频激光器⑴输出波长为X1和X2的正交线偏振光射向由分光镜(2)、參考角锥棱镜(3)和測量角锥棱镜(5)组成的迈克尔逊干涉仪，形成各自的干渉信号，再经分光镜(2)、偏振分光镜(6)分光后，分别至第一探測器(7)和第二探測器(8)，在分光镜(2)和測量角锥棱镜(5)之间的测量光路中还置有石英真空腔(4)。
全文摘要
本发明公开了一种基于双频正交线偏振光干涉的空气折射率测量方法及装置。双频激光器输出波长为和的正交线偏振光，射向由分光镜、参考角锥棱镜和测量角锥棱镜构成的迈克尔逊干涉仪，形成各自的干涉信号，再经分光镜、偏振分光镜分光后，由两个探测器接收。石英真空腔放置在测量光路中与光线传播方向平行，测量前被抽成真空，移动测量角锥棱镜找到两路干涉信号第一次同时过零位置，然后向石英真空腔通入空气直至与外部一致，再次移动测量角锥棱镜检测两路干涉信号的第二次同时过零位置，此时真空腔内折射率变化引起的光程变化量即为角锥棱镜移动的位移，根据真空腔长度、角锥棱镜移动的位移Δl，求出空气折射率n。本发明测量精度高、应用范围广。
文档编号G01N21/45GK103063608SQ201310004169
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者陈本永, 严利平, 周砚江, 李超荣 申请人:浙江理工大学