基于激光合成波长干涉的空气折射率测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于激光合成波长干涉的空气折射率测量方法及装置。由双频激光器、分光镜、两个偏振分光镜和两个角锥棱镜构成激光合成波长干涉仪。石英真空腔放置在测量光路中与光线传播方向平行。测量时，向石英真空腔中通入空气直至与外部环境一致，在此腔内空气折射率变化会引起波长λ2的干涉信号发生变化。由光电探测器直接测得波长λ2的整数干涉条纹变化数N，然后移动干涉仪的角锥棱镜使波长λ1和λ2干涉信号的相位差等于向石英真空腔通入空气前的初始相位差，根据激光合成波长干涉条纹细分原理测得波长λ2的小数干涉条纹的变化部分ε，根据真空腔长度L、干涉条纹整数N和小数ε，得到空气折射率n。本发明测量精度达到10-9以上，抗环境干扰能力强。

主权项

一种基于激光合成波长干涉的空气折射率测量方法，其特征在于：双频激光器输出波长为λ1和λ2的正交线偏振光，射向由一个分光镜、两个偏振分光镜、两个角锥棱镜构成的激光合成波长干涉仪，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，当干涉仪的角锥棱镜移动时，波长λ1和λ2的干涉信号分别由两个探测器接收；开始测量空气折射率之前，石英真空腔被抽成真空，移动干涉仪的角锥棱镜使波长λ1和λ2的干涉信号相位差为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，在此过程中，以波长λ1的干涉信号作为参考标记信号，首先用光电探测器直接检测波长λ2的整数干涉条纹变化数N，然后移动干涉仪的角锥棱镜使波长λ1和λ2干涉信号的相位差再次为0，根据激光合成波长干涉条纹细分原理，测得空气折射率变化引起的波长λ2干涉条纹的小数变化部分ε，最后根据真空腔长度L、干涉条纹数N和ε与空气折射率n的关系，得到空气折射率为： n - 1 = ( N + ϵ ) · λ 20 2 L 式中：λ20为真空波长。