Qu’est-ce que l’interféromètre laser ? – ExtruDesign

Interféromètre laser

L’interférométrie n’est rien d’autre que l’utilisation d’interférences optiques pour effectuer des mesures précises de très petites dimensions linéaires. L’interféromètre laser est l’un des interféromètres qui utilise des moyens laser et des commandes électroniques pour effectuer l’inspection des pièces de machine pour la rectitude, le parallélisme et la planéité, et la mesure de très petits diamètres, entre autres, et également pour calibrer les jauges de glissement. Dans cet article, nous allons discuter de la construction et du principe de fonctionnement de l’interféromètre laser.

Interféromètre laser
  • Les interféromètres à laser sont de plus en plus populaires dans les applications de métrologie ces derniers temps.
  • Traditionnellement, les lasers étaient plus utilisés par les physiciens que par les ingénieurs, car les fréquences des lasers n’étaient pas assez stables.
  • Cependant, maintenant, les lasers stabilisés sont utilisés avec de puissantes commandes électroniques pour diverses applications en métrologie. Les lasers à gaz, avec un mélange de néon et d’hélium, fournissent une lumière rouge parfaitement monochromatique.
  • Des franges d’interférences peuvent être observées avec une intensité lumineuse 1000 fois supérieure à toute autre source lumineuse monochromatique.
  • Cependant, même à ce jour, les instruments à base de laser sont extrêmement coûteux et nécessitent de nombreux accessoires, ce qui entrave leur utilisation.
  • Plus important encore, du point de vue de l’étalonnage des jauges de glissement, une limitation du laser est qu’il ne génère qu’une seule longueur d’onde.
  • Cela signifie que la méthode des fractions exactes ne peut pas être appliquée pour la mesure.
  • De plus, un faisceau laser de petit diamètre et de haut degré de collimation a une diffusion limitée.
  • Des dispositifs optiques supplémentaires seront nécessaires pour étendre le faisceau afin de couvrir une plus grande surface des pièces à mesurer.
  • En interférométrie, la lumière laser présente des propriétés similaires à celles de toute lumière « normale ».
  • Elle peut être représentée par une onde sinusoïdale dont la longueur d’onde est la même pour les mêmes couleurs et dont l’amplitude est une mesure de l’intensité de la lumière laser.
  • Du point de vue de la mesure, l’interféromètre laser peut être utilisé pour des mesures de petits diamètres ainsi que de grands déplacements.

Dans cette section, nous présentons une méthode simple pour mesurer ce dernier aspect, qui est utilisé pour mesurer les glissières des machines. L’instrument laser, un interféromètre laser, est illustré ci-dessous.

Construction de l'interféromètre laser
Figure : Configuration de l’interféromètre laser

Construction de l’interféromètre laser

  1. L’unité fixe appelée tête laser se compose d’un laser, d’une paire de semi-réflecteurs et de deux photodiodes.
  2. L’unité coulissante a un cube d’angle monté dessus.
  3. Le cube d’angle est un disque de verre dont la surface arrière a trois faces polies qui sont mutuellement à angle droit les unes par rapport aux autres.
  4. Le cube d’angle réfléchira ainsi la lumière sous un angle de 180°, quel que soit l’angle auquel la lumière est incidente.
  5. Les photodiodes mesureront électroniquement l’intensité des franges et fourniront un moyen précis pour mesurer le déplacement.

Principe de fonctionnement de l’interféromètre laser

  • La lumière laser tombe d’abord sur le semi-réflecteur P, est partiellement réfléchie à 90° et tombe sur l’autre réflecteur S.
  • Une partie de la lumière traverse P et frappe le coin du cube.
  • La lumière est tournée à 180° par le cube d’angle et se recombine au niveau du semi-réflecteur S.
  • Si la différence entre ces deux chemins de lumière (PQRS – PS) est un nombre impair de demi-longueurs d’onde, alors des interférences se produiront en S et la sortie de la diode sera au minimum.
  • D’un autre côté, si la différence de trajet est un nombre pair de demi-longueurs d’onde, les photodiodes enregistreront une sortie maximale.
  • Il doit maintenant être devenu évident pour vous que chaque fois que la glissière mobile est déplacée d’un quart de longueur d’onde, la différence de trajet (c’est-à-dire PQRS – PS) devient une demi-longueur d’onde et la sortie de la photodiode passe également du maximum au minimum ou vice versa .
  • Cette sortie sinusoïdale de la photodiode est amplifiée et transmise à un compteur à grande vitesse, qui est calibré pour donner le déplacement en millimètres.
  • Le but de l’utilisation d’une deuxième photodiode est de détecter le sens de déplacement de la glissière.

Applications

Les interféromètres laser sont utilisés pour étalonner les tables de machines, les glissières et les mouvements d’axe des machines à mesurer tridimensionnelles. L’équipement est portable et offre un très haut degré d’exactitude et de précision.

Conclusion

Il s’agit de l’interféromètre laser, et cet interféromètre laser fonctionne sur le principe de l’interférence optique. Et nous avons également discuté des autres types d’interféromètres tels que l’interféromètre de planéité NPL, l’interféromètre de jauge Pitter-NPL.