双频激光干涉仪测量
双频外差激光干涉仪
双频外差激光干涉仪班级名：应用物理学1401班作者：U201410186 赵润晓同组成员：U201410187 王羽霄实验时间：2016年11月30日摘要：本实验在分析双频外差激光干涉仪的基础上，构建光路，实现了利用双频干涉侧脸位移量的功能。
关键词：双频外差激光干涉仪声光调制器光路构建一、引言【实验目的及原理】1.实验目的。
①了解双频外差激光干涉仪（dual-frequency heterodyne interferometer）的工作原理。
②熟悉各种光学镜片的功能及原理。
③熟悉双频外差干涉仪基本光路的设计和搭建，通过声光调制器（或称声光移频器）产生双频激光光束，并观察干涉仪的干涉信号。
2.实验原理。
激光的发明使得精密测量有了新的发展方向，用激光测量长度（位移或距离）主要方法有两种。
一是以迈克尔逊干涉仪为基础的单频干涉仪；另一种是双频激光干涉仪。
①单频激光干涉仪，从激光器发出的光束经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来，会合在分光镜上而产生干涉现象。
当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件（光电传感器）和电子线路（信号放大器）等转换为电压信号；然后经整形、放大后输入信号采集系统算出相位差，最后再由相位差算出可动反射镜的位移量（一个周期对应半波长）。
由于激光频率甚高(1014Hz量级)，无法直接测量光的相位，光程差检测的传统方法都是干涉强度法，即测量由相位差所引起的光干涉信号的强度变化，间接地测量光程差。
单品激光干涉仪因此具有稳定性差的缺点。
许多内部（电子噪声和长期漂移等）和外部因素（环境变化，如温度、大气压力、折射率等的变化）都会对测量结果产生影响。
②目前高精度的激光干涉仪大多为双频激光干涉仪，产生双频激光的方法主要是利用塞曼效应（Zeeman Effect）和声光调制器（Acousto-Optical Modulators，AOM）。
塞曼效应受频差闭锁现象影响，产生的双频频差一般较小，通常最大频差不超过4MHz。
激光干涉仪测量方法
或 =∑
某一目标位置的反向偏差为 ，即
= ↑－ ↓
沿轴线或绕轴线的各目标位置的反
在某一目标位置的单向定位标准不确定度的估算值为 ↑ 或 ↓即
↑=
∑(
)
()
或
=
(
∑
)
(
)
某一目标位置的单向重复定位精度为 ↑或 ↓，即
↑ = 4 ↑或 ↓ = 4 ↓
( 3) 确定采集移动方式采集数据方式有两种:一种是线性循环
采集方法，另一种是线性多阶梯循环方法。GB17421 评定标准中采用 线性循环采集方法。测量移动方式: 采用沿着机床轴线快速移动，分 别对每个目标位置从正负两个方向上重复移动五次测量出每个目标 位置偏差，即运动部件达到实际位置减去目标位置之差。
（图2） ( 2) 确定测量目标位置根据GB17421 评定标准中规定，机床规 格小1 000mm 取不少于10 个测量目标位置，大于1 000mm 测量目标 位置点数适当增加，一般目标值取整数，但是我们建议在目标值整数 后面加上三位小数。主要考虑机床滚珠丝杠的导程及编码器的节距所 产生的周期误差，同时也考虑机床全程上各目标位置上得到充分地采 集。
沿轴线或绕轴线的任一位置 的重复定位精度的最大值。即
R↑ = max ［ ↑］，R↓ = max ［ ↓］
R = max ［ ］ 轴线单向定位精度A↑或A↓，即 A↑ = max ［ + 2 ↑］ － min ［ － 2 ↑］ 或 A↓ = max ［ ↓ + 2 ↓］ － min ［ ↓ － 2 ↓］ 轴线双向定位精度A，即 A = max ［ ↑ + 2 ↑; ↓ + 2 ↓］ － min［ ↑ － 2 ↑;
( 4) 评定方法采用双向计算方法进行评定机床的位置精度。目
双频激光干涉仪
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而对双频激光干涉仪，即使光强损失95%，仪器仍能正常工作。
1．在双频干涉仪中，双频起调制作用，被测信号Δf 只是叠 1．在双频干涉仪中，双频起调制作用，被测信号Δf D只是叠加在这一调频载波上。
1．在双频干涉仪中，双频起调制作用，被测信号Δf D只是叠加在这一调频载波上。 1．在双频干涉仪中，双频起调制作用，被测信号Δf D只是叠加在这一调频载波上。
而对双频激光干涉仪，即使光强损失95%，仪器仍能正常工作。
=1.5MHz的交流信号，
3．具有很强的抗干涉性：单频激光干涉仪光强变化50%就不能作。
动镜的运动只是使这个信号的频率增加或45˚）。
根据马吕斯定律（Ii=I0 ·cosθi），两互相垂直的线偏光在45˚透光轴的投影，形成新的同振动方向的线偏光，并产生拍频信号，其频率
二、双频激光干涉仪
（一）原理图
（二）几点说明
1．从分束镜4分出的部分激光束为偏振方向互相垂直的两线偏光； 该光束通过一捡偏器5（捡偏器透光轴与纸面成45˚）。根据马 吕斯定律（Ii=I0 ·cosθi），两互相垂直的线偏光在45˚透光轴的投 影，形成新的同振动方向的线偏光，并产生拍频信号，其频率 差为Δf=1.5MHz。
D
加在这一调频载波上。 1．在双频干涉仪中，双频起调制作用，被测信号Δf D只是叠加在这一调频载波上。
2．从分束镜4透过的另一部分测量激光束通过偏振分光棱镜8后，分成 互相垂直的两线偏光并射向参考镜9和动镜10，经反射，再次通
过偏振分光棱镜8。
2．当测量镜静止时，干涉仪仍保留Δf 3．通过计算机将两路信号合成后，只剩下测量信号Δf D。
差为Δf=1.
3．通过计算机将两路信号合成后，只剩下测量信号Δf D。
双频激光干涉仪
光刻机定位双频激光干涉仪发布日期：2005年10月20日访问次数：1503光刻机定位双频激光干涉仪1.项目概述双频激光干涉仪以其特有的同时具有大测量范围、高分辨率、高测量精度和高速度等优点，在精密和超精密测量领域获得了广泛的应用。
双频激光干涉仪采用外差干涉测量原理，克服了普通单频干涉仪测量信号直流漂移的问题，具有信号噪声小、抗环境干扰能力强、允许光源多通道复用等诸多优点，使得干涉测长技术能真正用于实际生产。
例如，精密坐标机床的标定、高精度传感器的标定、半导体工业中的高精度模板的制造和定位、以及构成多坐标精密定位多轴运动系统等。
中科院上海光机所在上海市科委光科技专项二期项目支持下，完成了“光刻机定位双频激光干涉仪”样机。
以100nm线宽步进扫描投影光刻机工件台定位需求为研制目标，对双频激光干涉仪系统的关键技术进行了攻关，已经成功研制出一台高精度、高速度、大范围的双频激光干涉仪实验室样机，如图1所示。
该仪器核心技术是分辨率的提高和改进，取得6项专利，拥有自主知识产权。
2.国内外技术、应用现状及应用领域1）国内外技术双频激光干涉仪首先由美国HP公司研制成功并获得专列权。
第一批定型产品为5500A，于1970年投放市场，它的量程达到61m，测量精度为5×10-7，测量速度达330mm/s。
其后HP公司又研制了其他派生产品，如5526A除了能测长度以外，还能测速度、角度、平面度、直线度和垂直度，还可以用来测震及进行X-Y微动台的定位，用途极为广泛。
其他国家在这方面做了不少工作，投入市场的还有英国的Renishaw、美国的ZYGO、法国SORO和日本横河等公司。
我国从七十年代，清华大学、北京计量院、机械部成都工具研究所等科研部门就已开始研制双频激光干涉仪样机，至今已经有二、三十年历史。
成都工具研究所有商品化仪器出售,但分辨率比较差。
尽管国外双频激光干涉仪水平比较高，但价格高，特别是高档次的产品对我国禁运，而国内产品不能满足高精度先进制造技术方面的需求。
双频激光干涉仪原理
双频激光干涉仪原理双频激光干涉仪是一种利用激光干涉原理进行测量的仪器，它可以实现高精度的长度测量和位移测量。
在实际工程应用中具有广泛的用途，比如在精密加工、光学制造、半导体制造等领域都有着重要的作用。
本文将详细介绍双频激光干涉仪的原理及其应用。
双频激光干涉仪利用激光的干涉现象来实现测量，其原理是利用两束频率略有差异的激光光束进行干涉，通过测量干涉条纹的位移来实现长度或位移的测量。
在双频激光干涉仪中，一束激光经过分束器分成两束，分别通过不同的光路传播，然后再通过合束器合成一束光，这两束光的频率略有差异，形成了干涉条纹。
当被测量的长度或位移发生变化时，干涉条纹会产生位移，通过测量干涉条纹的位移就可以得到被测量的长度或位移值。
双频激光干涉仪的原理非常简单，但是在实际应用中需要考虑到一些影响测量精度的因素。
首先是激光的频率稳定性，激光的频率稳定性直接影响到干涉条纹的稳定性，从而影响到测量的精度。
其次是光路的稳定性，光路的稳定性对于保持干涉条纹的清晰度和稳定性非常重要。
另外，还需要考虑到环境因素对测量的影响，比如温度、湿度等因素都会对激光的传播和干涉条纹产生影响，因此需要在实际应用中进行相应的补偿和校正。
双频激光干涉仪在工程应用中有着广泛的用途，比如在精密加工中可以用于测量加工件的尺寸和形位公差，保证加工件的精度要求。
在光学制造中可以用于测量光学元件的表面形貌和表面粗糙度，保证光学元件的质量。
在半导体制造中可以用于测量半导体器件的尺寸和位置，保证器件的性能和可靠性。
另外，在科学研究领域也有着重要的应用，比如在激光干涉测量、光学成像等方面都有着重要的作用。
总之，双频激光干涉仪作为一种高精度的测量仪器，在工程应用中具有着广泛的用途。
通过对其原理的深入理解和对影响测量精度的因素的控制，可以实现高精度的长度和位移测量，为工程实践和科学研究提供重要的支持。
希望本文能够对双频激光干涉仪的原理和应用有所帮助，同时也希望读者能够在实际应用中充分发挥其优势，取得更好的测量效果。
双频激光干涉仪相位差测量系统的设计
ｅｆ ｒ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｉ ｎａ ｇ ｌ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｈ ｉ ｆ ｔ ｉ ｎ ｇ ｈｅ ｔ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｅｆ ｒ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｉ ｎａ ｇ ｌ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ９ ０ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ｓ ，ｔ ｈｅ ｎ
ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｇ ｎａ ｌ ，ｔ ｈｅ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｐ ｈｏ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｅｃ ｒ ｅ ｉ ｖ ｅ ｒ ｉ ｓ ｇ ｏ ｏ ｄ ａ ｔ ｓ ｉ ｎａ ｇ ｌ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｍ ｉ ｒ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ． Ｔｈ ｅ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｕ ｓ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｓｉ ｒ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｔ ｒ ｎｓ ａ ｆ ｏ ｍ ｔ ｒ ｈｅ ａ ｎ ｌｏ ａ ｇ ｓ ｉ ｎａ ｇ ｌ ｆ ｒ ｏ ｍ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｒ ｔ ｏ
（ 上海理工大学光电信息与计算机工程 学院 ，上海 ２ ０ ０ ０ ９ ３ ）
摘
要 ：为 了实现双频 激光 干 涉仪 相位 差 的 测 量 ，设 计 了一套 双频 激 光干 涉信 号 处理 系统。整
个 系统 包括三 个部分 ：光 电接 收 器、模数 转换 以及 数 据 处理 。光 电接 收 ｇ ｉ ａｌ ｔ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ａ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｕ Ｓ ｅ Ｓ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｇ ｏ ｉ ｒ ｈ ｍ ｔ ａ ｓ ｈｅ ｔ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ，ｇ ｅ ｔ ｈｅ ｔ ｏ ｈｅ ｔ ｒ
激光干涉仪用途【详细】
激光干涉仪的作用内容来源网络，由深圳机械展收集整理更多激光设备，就在深圳机械展（1）CO2激光干涉仪CO2激光器是一种非常适合无导轨激光测量的光源，它在10.6μm波段具有丰富的谱线，相邻谱线的波长差分布也比较均匀，构成的“合成波长链”的波长可从10.6μm到25m，因此，CO2激光干涉仪一直是无导轨激光干涉仪的研究重点。
从1979年开始，由直流干涉系统到各种形式的光外差系统，CO2激光干涉仪历经多次改进，其中一种典型方案是上世纪九十年代澳大利亚研制的外差干涉仪，它通过激光器的腔长控制，顺序输出6种波长，用声光调制器的零级衍射作为本振光，构成外差系统，测量精度可达4×10-8。
（2）Ne-Xe激光干涉仪Ne-Xe激光器可以输出3.53μm和3.37μm两个波长，合成波长为84.2μm。
从“合成波长链”的角度考虑，波长过短难以保证测量结果的唯一性，为此，系统加入了He-Ne激光器的3.39μm谱线，将“合成波长链”延伸到464μm。
Ne-Xe激光干涉仪的最大优点是结构简单，测量精度可达1.8×10-7。
（3）He-Ne激光干涉仪中国计量科学研究院研制的纵向塞曼He-Ne激光干涉仪，与成都工具研究所开发的双频激光干涉仪不同，其稳频点选在两条激光增益曲线之间，产生一对频差为1080MHz的左、右旋偏振光（这两个偏振光不在同一增益曲线上），合成波长为278mm。
利用光栅测量干涉的剩余相位。
系统测量长度可达100m，测量精度为±（40+1.5×10-6）。
He-Ne激光器在3.39μm处谱线丰富，但其中3.3922μm谱线的自发辐射系数比其它谱线大很多，抑制了其它谱线的发射。
清华大学利用甲烷在3.3922μm附近的一条吸收谱线，抑制了He-Ne激光这条谱线的强度，成功研制出了3.39μm波段双波长激光干涉仪，其“合成波长链”从3.39μm到1m，单波稳定性为1×10-8。
双频激光干涉仪的简单操作
、组成图
电脑
、原理图1线性原理
2直线度
3角度
三、关于使用步骤
首先是连线，把双频激光干涉仪的各个组件通过线组装起来。
一共6 根线，缺一不可，另外要注意的空气传感器最好就E1735 的4# 接线口上，在E1736 上的接线口都有颜色，根据线的颜色来接。
激光头要预热10 分钟，在激光头上有指示灯，等灯亮了就说明激光头已经预热好了。
调光在激光头的支架上的上下左右调钮叫平动，激光头后边的上下左右的调节叫偏摆。
镜子与激光头近的时候调平动，机子与激光头远的时候调偏摆。
调好光之后用电脑测数据。
不管什么测量都是这样的过程，只是所用的镜组不一样，以及镜子的组合方式不一样。
调光的时候会用到标版，标版上有一个孔，标版旋转180 度，在这个孔的位置上有一个圈。
在调光的时候根据情况来放置标版，如果光需要通过就用孔在上半部分的方式放置标版.
四、镜组的清洗
镜组一般不要清洗，除非调光实在调不出来了。
用微风风机吹镜面，目的是把镜面上的铁屑吹掉，再用擦净纸沾无水乙醇一个方向擦拭，擦完纸就扔掉，不可重复使用，擦完再用微风风机吹干。
镜子上有层膜，铁屑划伤镜子会造成镜子的不能使用，这是镜子不要清洗的主要原因。
清洗也会对镜子上的那个镀膜造成不同程度的伤害。
五、技术指标
角度的测量范围是0~15 米
直线度的测量是分为两种，一种是0.1~3 米；一种是1~30米线性的测量范围是0~40 米。
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双频激光干涉仪测量激光干涉仪测长原理典型的激光干涉仪由激光器L、偏振分光镜PBS测量反射镜M参考反射镜R、光电检测器D检偏器P和三个入14波片Q1、Q2和Q3组成。
激光为线偏振光，经偏振分光镜分为E1和E2两线偏振光。
当两干涉臂中入/4波片快轴（或慢轴）与X轴夹角相等且为45 度时，两束光通过入/4波片后均成为圆偏振光，反射后再次通过入/4波片，又转换为线偏振光，但其振动方向相对原振动方向旋转了90度，且由于两干涉臂光程产生了相位差0 ,根据公式：0 =2 0 = 0 =4n L/ 入式中：入为激光波长，干涉光路的作用是把位移L转变为合成光振动方向的旋转角0，进而转换成光电信号的相位0，信号处理器的作用就是测量出0 ，从而计算出位移L。
垂直度的测量工具在一台机器施工实例：多轴系统双频激光干涉仪的工作原理双频激光干涉仪其双频激光测量系统由氦氖双频遥置激光干涉仪和电子实时分解系统所组成。
它具有以下优点：稳定性好，抗干扰能力强，可在较快的位移速度下测量较大的距离，使用范围广，使用方便，测量精度高。
基本原理：如图11-2 所示，激光双频干涉仪的氦氖激光管，在外加直流轴向磁场的作用下，产生塞曼效应，将激光分成频率为fl和f2，旋向相反的两圆偏振光，经入/4波片变为线偏振光。
调整入/4玻片的旋转角度，使fl 和f2 的振动平面相互垂直，以互垂直，以作激光干涉图11-2 双频激光干涉仪的工作原理图1.激光管2.入/4波片3.参考分光镜4.偏振分光棱境5.基准锥体棱镜6.移动测量棱体7.10.12. 检偏振镜8.9.11. 光电管13. 光电调制器仪的光源。
当两个线偏振光经过参考分光镜3时（见图11-2），大部分则由偏振分光棱境4 分成两束。
偏振面垂直入射面的f2 全反射到与分光镜固定在一起的基准锥体棱镜上；偏振面在入射面内的fl 则全部通过而射到移动测量棱体6 上。
由这两个锥体棱镜反射回来的光束在偏振分光镜上合并，并在检偏振镜上混频。
当移动锥体棱镜时，由于多普勒效应，f1 变成f1 + △f ，因而光电元件8 所得到的信号是(f1+ △f) -f2 。
在可逆计数器中与参考信号(f1-f2) 相减，棱镜每移动半个波长，光程变化是整个波长。
测得的位移是l=入12 X N,经计算机处理，所测得的位移值可在计算机显示器上读出。
位移量测量原理如图11-3 所示。
图11-3 位移量测量原理图四、实验内容及步骤1 ．使机床各轴回参考点2 ．按图所示摆放仪器。
图11-4 激光干涉仪的使用示意图3 ．决定反射镜( Linear retroreflector )安放位置,并固定在机床上。
4 ．选择透射镜( Interferometer )安放位置,使反射镜和透射镜保持在同一高度。
5．调整激光头使其与反射镜及透射镜保持在同一直线和同一高度。
6 ．接通激光头的电源,预热5 分钟后,调整光路使反射光几乎全部进入激光头的入口。
7 •移动机床，使其移动一个步距(从机械原点即零点计算起)，按下〖RECORD键, 从而记录机床实际移动数值及其移动误差。
如X轴方向的位移测量示意图5。
图11-5 位移测量示意图8 •每隔一个步距移动一次机床，按下〖RECORD键，重复该步五次。
在测量数控机床的位置精度时,测量移动的步距(两个测量点的距离)要根据数控机床系统参数来定，加工中心(VMC-850 FANUC系统)参数中定义的步距为30mm根据对坐标轴X、Y、Z 三个方向位移测量记录下来的数据：单向和反向测量的数据,绘制误差曲线图(横坐标为测量点的位置长度mm纵坐标为步距的误差口m。
数控机床工作轴移动的尺寸填入下表：(1)实际测量工作台上给定点P i沿X运动轴单向的运动定位误差(i=0,l,2,3,4,5)曲线图数控机床工作移动的尺寸填入下表：负向移动mm )根据五个测量点的误差,计算平均误差,输入到数控机床参数的单向间隙补偿中。
(2)实际测量工作台上给定点Pi沿X运动轴反向的运动定位误差(i=0,l,2,3,4,5) 曲线图0 30 60 90 120 150 mm)根据五个测量点的误差，计算平均误差，输入到数控机床参数的反向间隙补偿中。
(3)实际测量工作台上给定点Pj 沿Y 运动轴单向的运动定位误差( j=0,l,2,3,4,5) 曲线图数控机床工作移动的尺寸填入下表：负向移动0 30 60 90 120 150 ( mm)根据五个测量点的误差，计算平均误差，输入到数控机床参数的单向间隙补偿中。
(4)实际测量工作台上给定点Pj 沿Y 运动轴反向的运动定位误差( j=0,l,2,3,4,5) 曲线图数控机床工作移动的尺寸填入下表：正向移动mm )根据五个测量点的误差，计算平均误差，输入到数控机床参数的反向间隙补偿中。
(5)实际测量主轴上给定点Pk沿Z运动轴单向的运动定位误差(k=0,l,2,3,4,5) 曲线图数控机床工作移动的尺寸填入下表：负向移动mm )根据五个测量点的误差，计算平均误差，输入到数控机床参数的单向间隙补偿中。
(6)实际测量主轴上给定点Pk沿Z运动轴反向的运动定位误差(k=0,l,2,3,4,5) 曲线图数控机床工作移动的尺寸填入下表：正向移动mm )根据五个测量点的误差，计算平均误差，输入到数控机床参数的反向间隙补偿中。
双频激光干涉仪测量角度和角速度从几何意义上来说，角度表征了从同一点出发的两条直线的方向差别。
角度的复现是建立在圆周角等于360°的基础上的。
激光测角的方法很多，按照测角范围分类，可分为：小角度测量和全角测量; 按照有无合作目标分类，可分为有靶镜测量和无靶镜测量; 按照坐标特征可以分为：俯仰角、偏摆角、滚动角的测量。
德国耶拿尔JENAer双频激光干涉仪通过不同的光学镜组件，可对机床的俯仰角、偏摆角和滚动角进行测量。
以下为垂直度( 直角) 测量的原理：许多机械系统，如机床、测量机等都采用直角坐标系统。
在理想情况下X、Y、Z三个坐标轴相互垂直。
如果他们不垂直就会影响空间坐标的精度。
因此，垂直度的测量已引起广泛的重视。
测量垂直度的方法基于直线度测量，以直角方块为基准，测量两个待测导轨的直线度，可以计算出两个导轨的垂直度。
这种测量方法的核心思想是以双面反射镜的角平分线为直线基准(简称准直基线)。
测量垂直度时，首先将准直基线调整到和待测的一个方向平行，后来的任何调节都不得变动双面反射镜。
因此，准直基线就平行于一个待测方向。
这时用直角标准块和反射棱镜把光束转90°，用空心四面体联系入射光和出射光。
沃拉斯顿棱镜放在出射侧，光束从双面反射镜返回、合光，进入激光器计数。
四面体和沃拉斯顿棱镜在跟随另外一个运动方向运动的过程中所显示的直线度误差就是垂直度误差，误差值除以移动距离就是角度值。
激光干涉仪详解激光干涉仪的开发，给机床工业提供了高精度的标准，适用于各种型号和规格的机床。
稳定的氦氖激光代表了当前激光长度测量标准的工艺水平，而且在实际上成为已采用的长度测量标准。
激光干涉仪的精度视激光波长而定，其精度较好于0.5PPM （百万分子0.5）。
激光干涉仪可以测出单轴六个自由度中的五个：线形定位、水平面内直线度、垂直面内直线度、俯仰角和偏摆角，也可测量两轴之间的垂直度。
使用激光干涉仪测量，必须要考虑到的误差源：一、环境误差。
激光干涉仪的绝对精度取决于周围条件的精确程度（或者说环境的稳定程度）。
环境温度每产生1C的变化，绝对压力每产生 2.5mm Hg或相对湿度每产生30%的误差时，都将会导致约1PPM（百万分子一）的测量误差。
这些误差利用人工补偿或激光干涉仪所配的自动补偿装置可部分克服。
因此检测期间保持这些条件的稳定非常重要。
二、机床表面温度。
即机床本身温度变化的影响。
对于用钢制丝杠定位滑鞍的机床，丝杠理论热膨胀系数为10.8PPM/C，即温度每升高1 C,他将膨胀近10.8微米/米。
三、死径误差（死行程误差）。
它是一种在测量期间与环境条件的变化有关系的误差。
它是由于当围绕激光束的大气压力发生变化（引起激光波长变化）时以及当固定有激光干涉仪和目标反射镜的材料温度发生变化（引起干涉仪和反射镜之间的距离变化）时，激光束行程长度得不到补偿而造成。
简单的讲，激光测量行程的死行程区是指激光干涉仪与测量复位点（或0 点）位置间的距离。
激光干涉仪自身的补偿系统仅能补偿测量复位点到测量行程终点的距离，而对于死行程区的距离是不补偿的。
四、余弦误差。
激光束路径对应机床运动轴线如未对准，将在测量长度同实际移动长度间产生一个误差。
由于这个误差与光束和实际运动间未对准角的余弦成比例，所以未对准误差通常称为余弦误差。
余弦误差=i-cos e，对于较小的e，余弦误差近似于e 2/2。
举例来说，当=1mrad （3 arcmin），则余弦误差为0.5ppm。
当激光测量系统与机床移动轴线未对准时，余弦误差将使测量长度小于实际长度。
消除余弦误差的方法是在安装时确保良好的对准。
五、阿贝误差。
阿贝误差原理是长度计量和长度计量仪器设计中最经典的测量原理。
被测轴线和测量轴线应在同一直线或其延伸线上，如果在一个偏离的被测位移的位置上进行测量时，部件的任何角运动都将产生一个误差。
估算角运动产生的误差的一条有益经验是：每角秒的角运动产生约5um/m的偏移。
对于阿贝偏移为200mm 2秒的角运动，其测量位移误差为200mr H 5um/m/角秒X2角秒=2um。