Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

272 H. Tiziani
Abb. 13.14. Anordnung zur Schwingungsmessung mit Heterodynprinzip
Daraus errechnen sich v(t) unddieWegänderung
�
z = v (t) dt 14 . (13.11)
Bei harmonisch oszillierenden Objekten folgt aus φ (t) = 4π
λ ρ cos (Ωt) die
Schwingungsamplitude ρ und Frequenz Ω. Das beschriebene Prinzip ist die
Grundlage für die hochgenaue Abstands-, Bewegungs-, Geschwindigkeits- und
Schwingungsmessung [3, 5].
Die Frequenzverschiebung ∆f (∆f = f2 − f1) ist gering im Vergleich
zur Lichtfrequenz. Vielfach wird sie im Referenzstrahl eingeführt,z.B.durch
eine Bragg-Zelle mit ∆f = 40 MHz. Der Lichtempfänger registriert dann ein
frequenzmoduliertes Signal mit einer Mittenfrequenz von 40 MHz. Dieses wird
demoduliert, um die Frequenz und Amplitude der Schwingung zu bestimmen
(Abb. 13.14).
13.5 Interferometrische Längenmessung
Erst seit der Einführung des Lasers ist die interferometrische Distanzmessung
über größere Strecken realisierbar. Heute haben die Laser Kohärenzlängen
von einigen 100 m und Frequenzstabilitäten, die besser als 10−8 sind.
Grundsätzlich erlauben die heutigen Laserlichtquellen Distanzmessungen
über mehrere m mit Genauigkeiten von λ
10
des verwendeten Lichts. Allerdings
begrenzen Umwelteinflüsse diese Genauigkeiten.
Die zur Längenmessung benutzte Interferometeranordnung ist durchweg
vom Michelson-Typ, Twyman Green, entsprechend Abb. 13.15. Um gegen
Verkippungen der Endspiegel unempfindlich zu sein, werden diese als Tripelspiegel
ausgeführt.
Das in Abb. 13.5 dargestellte Interferometer kann nicht zwischen den zwei
Richtungen der Spiegelbewegung unterscheiden, sondern nur vorwärts zählen.