Capçal làser: Aquesta és la part central de l'interferòmetre làser, fixa. Conté:
Làser: produeix una llum monocromàtica estable.
Dos fotodíodes: s'utilitzen per detectar la llum d'interferència retornada.
Un parell de mitges miralls: s'utilitzen per dividir i fusionar els raigs de llum.
Unitat lliscant: aquesta peça es pot moure al llarg del rail guia i està equipada amb un mirall angular (també conegut com a reflector d'angle cúbic):
Mirall angular: és un mirall especial format per tres superfícies polides que són perpendiculars entre si. Independentment de la direcció de la llum entrant, pot reflectir la llum de nou al seu camí original.
Interferometria:
Quan el feix làser brilla sobre el reflector d'angle i es reflecteix cap al capçal làser, es generen ratlles d'interferència al fotodíode.
El desplaçament del reflector d'angle es pot calcular mitjançant la mesura electrònica de la intensitat de les franges d'interferència.
Principi de funcionament de l'interferòmetre làser
Quan el làser brilla sobre el semireflector P, una part de la llum es reflecteix per 90∘ i brilla sobre l'altre reflector S. Una altra part de la llum passa per P i colpeja el mirall de la cantonada. El reflector d'angle desvia la llum 180 graus i reuneix la llum al semireflector S. Si la diferència de camí òptic entre els dos camins òptics PQRS i PS és un nombre senar de mitges longituds d'ona, aleshores es produeix una interferència a S, donant lloc a la sortida de fotodíode més petita. Si la diferència del camí òptic és un nombre parell de mitges longituds d'ona, s'obtindrà la màxima sortida del fotodíode. És a dir, sempre que el control lliscant en moviment es desplaça un quart de longitud d'ona, la diferència del camí òptic es converteix en mitja longitud d'ona i la sortida del fotodíode canvia de màxim a mínim o viceversa. La sortida sinusoïdal produïda pel fotodíode s'amplifica i s'envia a un comptador d'alta velocitat, que es calibra per donar un desplaçament en mil·límetres. El segon fotodíode detecta la direcció del moviment del control lliscant. D'aquesta manera, l'interferòmetre làser és capaç de mesurar el desplaçament del control lliscant amb una precisió extrema i és capaç d'identificar la seva direcció de moviment. Aquest mètode és molt útil en aplicacions de mesura i posicionament de precisió. L'interferometria làser pot utilitzar una varietat de fonts làser, incloent làsers de neó d'heli (He-Ne), làsers d'heli cadmi (He-Cd), làsers d'estat sòlid (com ara granat de neodimi itri alumini Nd:YAG o fluorur de liti itri de neodimi Nd: làsers YLF), làsers semiconductors, etc. El tipus de làser utilitzat per a la interferometria depèn del requisits específics de l'aplicació, inclòs el nivell de precisió requerit, l'estabilitat i la coherència de la llum làser i el cost i la disponibilitat de la font làser.
Làser de neó d'heli (He-Ne):
Característiques: baixa potència de sortida, però bona coherència, alta estabilitat.
Aplicació: Apte per a mesures de precisió que requereixen una alta coherència.
Làser d'heli cadmi (He-Cd):
Característiques: Proporciona una potència més gran que He-Ne, amb bona coherència.
Aplicació: Apte per a aplicacions que requereixen una gran potència de sortida.
Làsers d'estat sòlid (p. ex. Nd:YAG/Nd:YLF):
Característiques: Alta potència de sortida, pot ser un mode de treball continu o pols, durador.
Aplicació: Apte per a aplicacions que requereixen una gran potència o per treballar en entorns durs.
Làsers de díode:
Característiques: mida petita, baix consum d'energia, fàcil integració, cost relativament baix.
Aplicació: Apte per a dispositius portàtils o escenaris d'aplicacions sensibles als costos.
Consideracions per triar una font làser
En triar la font làser adequada, cal tenir en compte els aspectes següents:
Requisits de precisió: algunes aplicacions poden requerir una precisió de mesura extremadament alta, moment en què cal seleccionar una font làser amb bona coherència i alta estabilitat.
Estabilitat de la llum làser: l'estabilitat de la font làser és especialment important per a tasques de mesura llargues.
Coherència: La interferometria depèn de la coherència de les ones lluminoses, per això cal escollir una font làser amb bona coherència.
Cost i disponibilitat: algunes fonts làser d'alt rendiment poden ser molt cares, per la qual cosa s'han de triar en funció del pressupost i la disponibilitat del mercat.
Aplicació i avantatge
Els interferòmetres làser tenen una àmplia gamma d'aplicacions, com ara provar la forma i l'acabat superficial de les peces fabricades, mesurar la deformació d'estructures sota càrrega i mesurar la distància entre objectes a l'espai. També s'utilitza en la detecció d'ones gravitatòries, que s'utilitza per mesurar canvis de distància extremadament petits causats pel pas de les ones gravitatòries. A més, l'interferòmetre làser també s'utilitza per calibrar la taula de la màquina, el control lliscant i el moviment de l'eix de la màquina de mesura de coordenades. Un dels principals avantatges dels interferòmetres làser és la seva alta precisió i precisió. Pot aconseguir una precisió de mesura subnanoescala, cosa que la fa ideal per a una varietat d'aplicacions de mesura d'alta precisió. A més, l'interferòmetre làser és sense contacte, la qual cosa significa que pot mesurar la forma d'un objecte sense tocar-ne la superfície, la qual cosa és útil per mesurar objectes fràgils o fins.