激光干涉測(cè)量技術(shù)具有靈敏度高、量程大及可適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，光波可以直接對(duì)米進(jìn)行定義且容易溯源。中圖儀器自研的PLR3000系列光纖激光尺基于激光干涉測(cè)量原理，是一種高精密度、高靈敏度、高效快速的先進(jìn)位置檢測(cè)設(shè)備，在非接觸高精度測(cè)量領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)，相比傳統(tǒng)鋼帶尺或玻璃光柵，具有更加精確的柵距和更高的分辨率，同時(shí)其熱源隔離設(shè)計(jì)，保證了更高的穩(wěn)定性，同時(shí)具有安裝快捷，易于準(zhǔn)直等特點(diǎn)，在微電子、微機(jī)械、微光學(xué)等現(xiàn)代超精密加工制造、光刻技術(shù)以及航空航天等高科技領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

光纖激光尺組成

光纖激光尺由激光發(fā)射裝置、干涉測(cè)量探頭、反射鏡等部分組成。

1.激光發(fā)射裝置

激光發(fā)射裝置內(nèi)置高穩(wěn)定度氦氖激光光源，穩(wěn)頻精度0.05ppm（可選0.02ppm）。通過鎧裝光纖將激光傳導(dǎo)至干涉測(cè)量探頭，實(shí)現(xiàn)熱源與測(cè)量探頭隔離。激光發(fā)射裝置內(nèi)置高精度信號(hào)處理系統(tǒng)，可直接輸出用戶可配置分辨率的實(shí)時(shí)RS422數(shù)字正交信號(hào)和正交模擬信號(hào)，還可通過USB-SDK進(jìn)行二次開發(fā)。

2.干涉測(cè)量探頭

2.1.差分干涉（DI）探頭

差分干涉探頭輸出兩束激光（參考光和測(cè)量光），分別經(jīng)過固定平面反射鏡和移動(dòng)平面反射鏡反射，實(shí)現(xiàn)光學(xué)四倍頻，具有更高的系統(tǒng)分辨率和更小的非線性誤差。尤其適用于測(cè)量Z軸立柱與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，消除因內(nèi)壁熱漂移和立柱振動(dòng)/移動(dòng)而產(chǎn)生的誤差，是納米級(jí)精度方案的選擇。

2.2.平面鏡干涉（PI）探頭

平面鏡干涉探頭采用雙光程干涉系統(tǒng)，配合平面反射鏡，實(shí)現(xiàn)光學(xué)四倍頻，具有更高的系統(tǒng)分辨率，使用雙軸系統(tǒng)，搭配長(zhǎng)條平面反射鏡，特別適合XY平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制及測(cè)量應(yīng)用。提供0°、90°兩種出光配置。

2.3.角錐棱鏡干涉（RI）探頭

角錐棱鏡干涉探頭，安裝方便，精度高，適用于單軸線性測(cè)量或位置反饋，測(cè)量距離達(dá)10米，可定制40米，在運(yùn)動(dòng)定位和設(shè)備校準(zhǔn)上應(yīng)用廣泛。提供0°、90°兩種出光配置。

光纖激光尺技術(shù)特色

1.高精度測(cè)量：線性測(cè)量精度可達(dá)0.5ppm；

2.高激光穩(wěn)頻精度：激光頻率穩(wěn)定度達(dá)0.05ppm（可選配0.02ppm）

3.高分辨率：固有分辨率最高達(dá)10nm，可配置不同分辨率，可進(jìn)一步拓展細(xì)分，實(shí)現(xiàn)更高分辨率。

4.高速測(cè)量：最大測(cè)量速度可達(dá)2000mm/s以上；

5.量程長(zhǎng)：測(cè)量量程可以達(dá)到4m以上，可定制40米；

6.安裝簡(jiǎn)便，易于準(zhǔn)直：體積小巧，安裝靈活，可大幅降低阿貝誤差；干涉探頭配置有角度調(diào)節(jié)裝置，輕松實(shí)現(xiàn)光束準(zhǔn)直；

7.測(cè)量光路熱源隔離：激光發(fā)射裝置與測(cè)量探頭分離，探頭無熱源，可避免主機(jī)散熱對(duì)測(cè)量通路的影響；

8.多通道輸出：最多可同時(shí)連接三路探頭，輕松實(shí)現(xiàn)多軸同時(shí)測(cè)量及多自由度測(cè)量；

9.輸出接口多樣：主機(jī)輸出接口包含USB接口和位置輸出接口，位置輸出接口有差分TTL(RS-422/EIA-422)、正余弦信號(hào)(SinCos1Vpp) 、USB-SDK。

光纖激光尺應(yīng)用驗(yàn)證

PLR3000 系列光纖激光尺已在多個(gè)客戶端進(jìn)行精度驗(yàn)證：用差分干涉（DI）探頭對(duì)高精度納米位移臺(tái)進(jìn)行閉環(huán)控制，在10mm行程內(nèi)任意位置實(shí)現(xiàn)納米級(jí)位置控制精度。