Lazer kafası: Bu, lazer interferometrenin sabit çekirdek kısmıdır. Şunları içerir:
Lazer: Sabit monokromatik ışık üretir.
İki fotodiyot: geri dönen girişim ışığını tespit etmek için kullanılır.
Bir çift yarım ayna: ışık ışınlarını bölmek ve birleştirmek için kullanılır.
Kayar ünite: Bu parça kılavuz rayı boyunca hareket ettirilebilir ve açılı bir aynayla donatılmıştır (aynı zamanda kübik Açı reflektörü olarak da bilinir):
Açılı ayna: Birbirine dik üç cilalı yüzeyden oluşan özel bir aynadır. Gelen ışığın yönü ne olursa olsun, ışığı orijinal yoluna geri yansıtabilir.
İnterferometri:
Lazer ışını Açı reflektörü üzerinde parladığında ve lazer kafasına geri yansıtıldığında, fotodiyotta girişim çizgileri oluşturulur.
Açı reflektörünün yer değiştirmesi, girişim saçaklarının yoğunluğunun elektronik ölçümüyle hesaplanabilir.
Lazer interferometrenin çalışma prensibi
Lazer P yarı reflektörüne ışınlandığında ışığın bir kısmı 90∘ ile yansır ve diğer S reflektörüne parlar. Işığın bir kısmı P'den geçerek köşe aynasına çarpar. Açılı reflektör ışığı 180 derece saptırır ve ışığı yarı reflektör S'de yeniden birleştirir. İki optik yol PQRS ve PS arasındaki optik yol farkı tek sayıda yarım dalga boyu ise, o zaman S'de girişim meydana gelir ve sonuç olarak en küçük fotodiyot çıkışı. Optik yol farkı çift sayıda yarım dalga boyu ise maksimum fotodiyot çıkışı elde edilecektir. Yani, hareketli kaydırıcı çeyrek dalga boyu kadar kaydırıldığında, optik yol farkı dalga boyunun yarısı olur ve fotodiyotun çıkışı maksimumdan minimuma veya tam tersi değişir. Fotodiyot tarafından üretilen sinüzoidal çıktı daha sonra güçlendirilir ve milimetre cinsinden yer değiştirmeyi verecek şekilde kalibre edilen yüksek hızlı bir sayaca gönderilir. İkinci fotodiyot kaydırıcının hareketinin yönünü algılar. Bu sayede lazer interferometre, kaydırıcının yer değiştirmesini son derece hassas bir şekilde ölçebilir ve hareket yönünü belirleyebilir. Bu yöntem hassas ölçüm ve konumlandırma uygulamalarında oldukça kullanışlıdır. Lazer interferometri, helyum neon (He-Ne) lazerler, helyum kadmiyum (He-Cd) lazerler, katı hal lazerler (neodimyum itriyum alüminyum garnet Nd:YAG veya neodimyum itriyum lityum florür Nd gibi) dahil olmak üzere çeşitli lazer kaynaklarını kullanabilir: YLF lazerler), yarı iletken lazerler vb. İnterferometri için kullanılan lazerin türü, uygulamanın düzeyi de dahil olmak üzere uygulamanın özel gereksinimlerine bağlıdır. gereken doğruluk, lazer ışığının kararlılığı ve tutarlılığı ve lazer kaynağının maliyeti ve kullanılabilirliği.
Helyum neon (He-Ne) lazer:
Özellikler: Düşük çıkış gücü, ancak iyi tutarlılık, yüksek stabilite.
Uygulama: Yüksek tutarlılık gerektiren hassas ölçümler için uygundur.
Helyum Kadmiyum (He-Cd) lazer:
Özellikler: İyi bir tutarlılıkla He-Ne'den daha yüksek güç sağlar.
Uygulama: Yüksek güç çıkışı gerektiren uygulamalar için uygundur.
Katı hal lazerleri (örn. Nd:YAG/Nd:YLF):
Özellikler: Yüksek çıkış gücü, sürekli veya darbeli çalışma modu olabilir, dayanıklıdır.
Uygulama: Yüksek güç gerektiren veya zorlu ortamlarda çalışan uygulamalara uygundur.
Diyot Lazerler:
Özellikler: küçük boyut, düşük güç tüketimi, kolay entegrasyon, nispeten düşük maliyet.
Uygulama: Taşınabilir cihazlar veya maliyete duyarlı uygulama senaryoları için uygundur.
Lazer kaynağı seçiminde dikkat edilecek hususlar
Uygun lazer kaynağını seçerken aşağıdaki hususların dikkate alınması gerekir:
Hassasiyet gereksinimleri: Bazı uygulamalar son derece yüksek ölçüm doğruluğu gerektirebilir; bu durumda iyi tutarlılığa ve yüksek stabiliteye sahip bir lazer kaynağının seçilmesi gerekir.
Lazer ışığı stabilitesi: Lazer kaynağının stabilitesi özellikle uzun ölçüm görevleri için önemlidir.
Tutarlılık: Girişim ölçümü ışık dalgalarının tutarlılığına bağlıdır, bu nedenle iyi tutarlılığa sahip bir lazer kaynağı seçmek gerekir.
Maliyet ve bulunabilirlik: Bazı yüksek performanslı lazer kaynakları çok pahalı olabilir, bu nedenle seçimlerin bütçeye ve pazarın bulunabilirliğine göre yapılması gerekir.
Uygulama ve avantaj
Lazer interferometreler, üretilen parçaların şeklinin ve yüzey kalitesinin test edilmesi, yük altındaki yapıların deformasyonunun ölçülmesi ve uzaydaki nesneler arasındaki mesafenin ölçülmesi dahil olmak üzere geniş bir uygulama alanına sahiptir. Ayrıca yer çekimi dalgalarının geçişinden kaynaklanan son derece küçük mesafe değişikliklerini ölçmek için kullanılan yer çekimi dalgası tespitinde de kullanılır. Ayrıca lazer interferometre, koordinat ölçüm makinesinin makine tablasını, kaydırıcısını ve eksen hareketini kalibre etmek için de kullanılır. Lazer interferometrelerin ana avantajlarından biri yüksek hassasiyet ve doğruluktur. Nanoölçek altı ölçüm doğruluğu elde edebilir, bu da onu çeşitli yüksek hassasiyetli ölçüm uygulamaları için ideal kılar. Ek olarak, lazer interferometre temassızdır, bu da bir nesnenin şeklini yüzeyine dokunmadan ölçebileceği anlamına gelir; bu da kırılgan veya ince nesnelerin ölçülmesi için kullanışlıdır.