由于激光具有極好的時間相干性，其相干距離可以達到數(shù)公里，所以自激光問世以來，以激光為光源的激光干涉儀一直被人們所關注，其應用范圍不斷擴展，激光干涉儀技術也不斷發(fā)展，出現(xiàn)了各種形式的激光干涉儀。

單頻激光干涉儀

　　單頻激光干涉儀是Z早出現(xiàn)的激光干涉儀系統(tǒng)，但是由于直流漂移的影響，多用于實驗室的專用設備中，在相當時期內(nèi)沒有推廣到現(xiàn)場使用。

　　下圖是一種帶有補償?shù)膯晤l激光干涉儀，線偏振光通過1/4波片Q1成為圓偏振光，在偏振分光器PBS的分光面上分解為P、S二個分量，在動鏡M移動時，P光產(chǎn)生多普勒頻移Δf，S光頻率不變，2束光返回后經(jīng)1/4波片Q2成為帶有干涉信息的旋轉(zhuǎn)線偏振光，為檢偏器，其光軸方向依次相差45°，干涉信號由光電接收器接受并輸入到運算放大器。

　　D1、D2、D3接受的三路信號相位依次為0°、90°、180°，它們對應的光程是完全一致的，有效地補償了由于測量距離過長引起的信號衰減和各類干擾。

　　單頻激光干涉儀的測量速度在原理上沒有限制，主要取決于放大器的帶寬和電子器件的速度。

　　用于單頻激光干涉儀的穩(wěn)頻方法主要有Lamb凹陷法和雙縱模穩(wěn)頻法，Lamb凹陷法根據(jù)由于增益介質(zhì)的增益飽和，使激光器的輸出在zhong心頻率處出現(xiàn)凹陷的特點，利用壓電陶瓷來控制腔長，這種方法多用于使用環(huán)境較好的系統(tǒng);雙縱模穩(wěn)頻法利用控制激光輸出的二個縱模強度來控制腔長，由于模式競爭，二個輸出縱模取相互垂直的偏振狀態(tài)，yi制其中一個偏振，從而得到單頻激光，是目前常用的單頻穩(wěn)頻方法。

基于塞曼效應的雙頻激光干涉儀

　　雙頻激光干涉儀屬外差式激光干涉儀。

　　全內(nèi)腔激光器置于磁場中，Ne原子的能級發(fā)生塞曼分裂，當磁場軸向放置時，激光器的輸出為具有一定頻差的兩個方向相反的圓偏振光，而在磁場橫向放置時，激光器的輸出為具有一定頻差的兩個偏振方向相互垂直的線偏振光，以這樣的光源構(gòu)成的雙頻激光干涉儀原理如下圖，光電探測器D1接受的是頻差信號(f2-f1)，作為參考信號;光電探測器D2接受的信號頻率是[(f2-f1)+Δf]。這二個信號在信號處理系統(tǒng)中的減法器S相減，得到Δf值。

　　由于雙頻激光干涉儀是交流系統(tǒng)，具有優(yōu)異的系統(tǒng)增益和抗干擾能力，不存在直流漂移，所以從1970年HP公司推出diyi臺基于縱向塞曼效應的雙頻激光干涉儀后，在相當時期內(nèi)，這種系統(tǒng)壟斷了激光干涉儀市場。

　　外差式激光干涉議的測量速度受到兩束光的頻差大小限制，根據(jù)前述的多普勒效應方程式可得到：Δf≈3.3V。

　　在塞曼效應的激光器中，頻差高到一定程度，模牽引效應消失，頻差也消失。這也是基于塞曼效應效的雙頻激光干涉議的測量速度難以提高的原因。一般，橫向塞曼效應產(chǎn)生激光頻差一般在幾百kHz以內(nèi)，縱向塞曼效應產(chǎn)生的激光頻差可以達到3.4?4MHz。

雙縱模激光干涉儀

　　激光器輸出的縱模間隔為：ΔVL=C/(2nL0)，式中C為光速，n為激光器腔內(nèi)折射率，L0為激光器的腔長。

　　選擇激光器腔長，使其在多普勒帶寬之內(nèi)主要有二個縱模輸出，可得到高頻差的雙頻激光，例如選擇腔長220mm，可得到頻差為680MHz的雙頻激光。

　　雙縱模激光干涉儀采用等強度的穩(wěn)頻方法，由于頻差大，原理上可以達到極高的測量速度，但是高頻差也使光電接受、信號處理更為困難。激光干涉儀是以波長作為測量基準的，大頻差造成的兩束光的波長差別是不能忽略的，可以計算，在頻差為680MHz時，可以引起的誤差。因此必須確認產(chǎn)生多普勒頻移的激光波長作為測量的基準。也由于此，雙縱模激光干涉儀也難以應用在角度測量，直線度測量這樣的利用差動原理的測量項目。

基于聲光頻移的雙頻激光干涉儀

　　下圖為基于聲光移頻的雙頻激光干涉儀的激光頭簡圖，雙縱模穩(wěn)頻的激光器輸出激光，由檢偏器Pyi制一個縱模輸出，線偏振的單頻激光以Bragg角θ入射到聲光頻移器，衍射的0級輸出保持原頻率f1和原方向，1級輸出偏轉(zhuǎn)一個(-θ)角，并產(chǎn)生頻移，頻移后的頻率變?yōu)閒2，此頻移(f2-f1)是聲光偏轉(zhuǎn)器中的聲波頻率，也即由晶體振蕩器產(chǎn)生的驅(qū)動頻率。0級光和1級光經(jīng)過一個雙折射棱鏡各自按照偏振方向分離，通過一個孔欄A得到了同軸的，具有頻差(f2-f1)的，偏振方向相互垂直的雙頻激光。

　　聲光頻移基于Bragg衍射，為保證激光經(jīng)多個聲波波前反射后實現(xiàn)多光束相干，必需保證:dλ>>Λ2，式中d為聲光介質(zhì)厚度，λ為輸入激光波長，Λ為聲波波長。

　　從式中可見，由于存在聲光介質(zhì)厚度d，聲波頻率不可能過低，也即由聲光頻移產(chǎn)生的雙頻激光的頻差不可能過低，一般在幾十MHz到幾百MHz，這樣對系統(tǒng)的硬件速度又提出了更高的要求。

　　采用聲光移頻技術，可以使激光干涉議的光學系統(tǒng)大大簡化，如2束光的頻差取決于電路中的晶體振蕩器，可以直接在電路中得到，與外差式激光干涉議相比，可以省去一套參考信號的接受光路。此外，由于這樣的系統(tǒng)不存在激光干涉儀的定臂，難以用一個激光頭來實現(xiàn)角度和直線度測量。