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  雙頻激光干涉儀的原理是建立在塞曼效應、牽引效應和多普勒效應的基礎之上的。在全內腔He-Ne激光器上加約0.03T的軸向磁場，由于塞曼效應和牽引效應，發出一束含有兩個不同頻率的左旋和右旋圓偏振光，它們的頻率差大約是1.5MHz左右。這束光經1/4波片之后成為兩個互相垂直的線偏振光，再經平行光管準直和擴束。從平行光管出來的這束光經過析光鏡反射出一小部分作為參考光束通過45°放置的檢偏器。并由馬呂斯定律可知，兩個垂直方向的線偏振光在45°方向上投影，形成新的線偏振光并產生拍頻。這個拍頻頻率恰好等于激光器所發出的兩個光頻的差值即（f1-f2），約為1.5MHz。經光電元件接受進入前置放大器和計算機。另一部分透過析光鏡沿院方向射向偏振分光棱鏡。互相垂直的線偏振光f1和f2被分開。f2射向參考立體直角錐棱鏡后返回，f1透過偏振分光棱鏡到立體直角錐棱鏡——測量棱鏡，這時如果它以速度v運動，那么f1的返回光便有了變化成為（f1±Δf）。這束光返回后重新通過偏振分光棱鏡并與f2的返回光會合，然后到45°放置的檢偏器上產生拍頻被光電元件接收，進入前置放大器和計算機。計算機對兩路信號進行比較，計算它們之間的差值±Δf（即多普勒頻差）。進而可以根據立體直角棱鏡移動度數和時間求得被測長度。
雙頻激光干涉儀中，雙頻起到了調頻的作用，被測信號只是疊加在這一調頻副載波上，這副載波與被測信號一起均被接收并轉換成電信號。