Mesures dimensionnelles par interférométrie laser

Les techniques d’interférométrie laser sont largement utilisées pour réaliser des contrôles dimensionnels métrologiques . Elles associent une source laser de fréquence optique parfaitement contrôlée et un montage interférométrique pour réaliser des mesures de distance relative ou absolue.

Par comparaison avec d’autres approches, la technique d’interférométrie laser est la seule méthode de mesure dimensionnelle de grande précision sur une plage dynamique typiquement de 0 à 10 m et une résolution à l’échelle nanométrique (de 0,1 à 1 nm) . La mesure de distance peut être effectuée en continu sur une cible coopérative fixe (miroir, coin de cube, sphère réfléchissante) ou en mouvement de translation avec une vitesse de déplacement maximale de l’ordre de 0 à 1 m/s.

Elle est donc largement utilisée pour le calibrage périodique des déplacements en translation sur des machines-outils ou la caractérisation d’actuateurs mécaniques (plage de déplacement, précision absolue et résolution), telles que les tables de translation micrométrique motorisées ou piézoélectriques.

La technique de mesure homodyne utilise une onde lumineuse possédant une seule fréquence optique. Elle correspond à détecter par interférométrie la différence de phase optique entre un signal lumineux de référence et le signal réfléchi sur la pièce mécanique dont on contrôle la position.

La technique de mesure hétérodyne est basée sur la détection d’un battement pour déterminer l’écart entre deux fréquences optiques. Une fréquence optique constitue la référence et l’autre fréquence optique se réfléchit sur la pièce mécanique à contrôler. Ces techniques d’interférométrie laser homodyne et hétérodyne ne permettent que la mesure d’une variation de distance et sont donc des techniques de mesure dimensionnelle relative . Elles nécessitent d’autre part que la mesure s’effectue sans discontinuité durant l’ensemble du déplacement de la pièce mécanique, ce qui constitue une contrainte forte en condition réelle d’utilisation.

Pour obtenir une mesure de distance absolue, la source laser subit un balayage continu de fréquence optique . Cette approche par balayage de fréquence...