準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，包括：一激光模組輸出兩束同向且相互平行的激光；一分光鏡使激光模組輸出的兩束激光透射后成為第一透射光及第二透射光；一聲光移頻模組對(duì)第一透射光及第二透射光進(jìn)行移頻；一匯聚透鏡將第一透射光及第二透射光匯聚；一第一發(fā)散透鏡將匯聚后的第一透射光及第二透射光分離；一準(zhǔn)直模組使分離后的第一透射光及第二透射光準(zhǔn)直且相互平行；一參考鏡將第一透射光反射后沿原路返回第一激光器，第二透射光被待測(cè)目標(biāo)反射后沿原路返回第二激光器；一光電探測(cè)模組將第一反射光及第二反射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以及一信號(hào)處理系統(tǒng)，將光電探測(cè)模組輸入的電信號(hào)進(jìn)行處理。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確測(cè)量遠(yuǎn)距離待測(cè)目標(biāo)的位移。
【專利說明】
準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種激光回饋干涉儀，特別是一種具有準(zhǔn)全程補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，用于非配合 目標(biāo)非接觸式精密位移測(cè)量的激光回饋干涉儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光回饋干涉儀基于移頻光回饋的原理，與外差式相位測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí) 現(xiàn)非配合目標(biāo)的高分辨率位移測(cè)量。然而，回饋干涉儀的回饋外腔屬于死程，空氣折射率波 動(dòng)、溫度變化引起的元器件變形以及激光器自身的不穩(wěn)定等因素都會(huì)導(dǎo)致回饋光的外腔相 位發(fā)生漂移，從而嚴(yán)重影響位移測(cè)量的分辨率和精度。尤其當(dāng)干涉儀無(wú)法靠近待測(cè)目標(biāo)時(shí)， 待測(cè)物體離干涉儀較遠(yuǎn)，空氣擾動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響更大。因此，為了消除死程誤差，提高 回饋干涉儀的環(huán)境抗干擾能力，有必要引入?yún)⒖脊饴穼?shí)時(shí)補(bǔ)償外界因素所致相位漂移量。 并且，參考鏡離待測(cè)目標(biāo)越近，補(bǔ)償效果越好。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，采用了頻率復(fù)用的方式實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)共路的環(huán)境補(bǔ)償。但是，參考光被參 考鏡反射后沿測(cè)量回饋光的路徑返回激光器，參考回饋光與測(cè)量回饋光易產(chǎn)生串?dāng)_。此外， 當(dāng)測(cè)量遠(yuǎn)距離物體時(shí)，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離補(bǔ)償，參考鏡離激光器較遠(yuǎn)。由于參考光并非垂直入射 參考鏡，參考鏡微小的角度偏差都會(huì)使參考光無(wú)法返回激光器構(gòu)成回饋。光路調(diào)節(jié)困難，不 利于實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 綜上所述，確有必要提供一種易于調(diào)節(jié)、能夠消除光路串?dāng)_，并且測(cè)量遠(yuǎn)距離物體 也能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x。
[0005] -種準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，包括:一激光模組，包括一第一激光器及一第 二激光器間隔設(shè)置，輸出兩束同向且相互平行的激光;一分光鏡，設(shè)置于從所述激光模組輸 出激光的光路上，且所述分光鏡與所述激光模組間隔設(shè)置，將第一激光器輸出的激光分為 第一反射光及第一透射光，將第二激光器輸出的激光分為第二反射光及第二透射光;一聲 光移頻模組，設(shè)置于從分光鏡出射的第一透射光及第二透射光的光路上，并對(duì)第一透射光 及第二透射光進(jìn)行移頻;其中，進(jìn)一步包括:一匯聚透鏡，設(shè)置于所述聲光移頻模組的出射 光路上，將第一透射光及第二透射光匯聚;一第一發(fā)散透鏡，設(shè)置于從所述匯聚透鏡出射光 路上，將匯聚后的第一透射光及第二透射光分離;一準(zhǔn)直模組，設(shè)置于所述第一發(fā)散透鏡的 出射光路上，使分離后的第一透射光及第二透射光準(zhǔn)直且相互平行;一參考鏡，設(shè)置于待測(cè) 目標(biāo)附近，且與準(zhǔn)直模組出射的第一透射光垂直，第一透射光被參考鏡反射后沿原路返回 第一激光器，作為參考回饋光，第二透射光被待測(cè)目標(biāo)反射后沿原路返回第二激光器，作為 測(cè)量回饋光;一光電探測(cè)模組，設(shè)置于所述第一反射光及第二反射光的光路上，并將第一反 射光及第二反射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以及一信號(hào)處理系統(tǒng)，與所述光電探測(cè)模組相連，將光電 探測(cè)模組輸入的電信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算參考回饋光和測(cè)量回饋光的相位變化量及相應(yīng)的位 移信息。
[0006] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所述的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，采用兩個(gè)激光 器，對(duì)兩路激光同時(shí)移頻回饋、分離、準(zhǔn)直，參考回饋光和測(cè)量回饋光空間分離，并且返回各 自的激光器發(fā)生干涉，能夠有效避免產(chǎn)生串?dāng)_。此外，參考鏡與光路垂直設(shè)置，即使測(cè)量遠(yuǎn) 距離物體，通過調(diào)節(jié)參考鏡的角度，也很容易使參考光沿原路返回激光器構(gòu)成回饋，進(jìn)一步 補(bǔ)償死程誤差，保證了激光回饋干涉儀的位移測(cè)量精度和分辨率。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明所述的激光回饋干涉儀的結(jié)構(gòu)及光路示意圖。
[0008] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光回饋干涉儀對(duì)于遠(yuǎn)距離測(cè)量穩(wěn)定性的測(cè)量結(jié)果的 示意圖。
[0009] 圖3為本發(fā)明所述的激光回饋干涉儀的穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果的示意圖。
[0010] 圖4為本發(fā)明所述的激光回饋干涉儀的短期位移分辨率的測(cè)量結(jié)果分析示意圖。
[0011] 圖5為激光回饋干涉儀補(bǔ)償環(huán)境干擾的效果的示意圖。
[0012]圖6為有補(bǔ)償和無(wú)補(bǔ)償?shù)那闆r下測(cè)量得到的非線性誤差的比較圖。
[0013] 主要元件符號(hào)說明
如下具體實(shí)施例將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明提供的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x。
[0015] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，包括一激光模組 1，一分光鏡2，一移頻模組3，一匯聚透鏡4，一第一發(fā)散透鏡5，一準(zhǔn)直模組6，一參考鏡7，一 光電探測(cè)模組8及一信號(hào)處理系統(tǒng)9。
[0016]所述激光模組1用于同向輸出兩束相互平行的激光。本實(shí)施例中，所述激光模組1 包括一第一激光器11及一第二激光器12間隔設(shè)置，所述第一激光器11及第二激光器12輸出 激光方向平行且同向。所述第一激光器11及第二激光器12可分別為全內(nèi)腔、半外腔或全外 腔，可采用固體激光器或半導(dǎo)體激光器，并且可連續(xù)的輸出激光。優(yōu)選的，所述第一激光器 11及第二激光器12的工作模式均為單縱模、基橫模。本實(shí)施例中，所述第一激光器11及第二 激光器12采用兩個(gè)LD栗浦一片Nd:YV0 4晶體，輸出的兩路激光相互平行，間隔為2毫米。所述 第一激光器11及第二激光器12的工作模式均為單縱模、基橫模、連續(xù)輸出。
[0017]所述分光鏡2與所述激光模組1間隔設(shè)置，且設(shè)置于所述第一激光器11及第二激光 器12輸出激光的光路上。所述分光鏡2將激光模組1輸出的激光分為反射光及透射光兩束， 所述反射光用于光強(qiáng)探測(cè)，所述透射光用于形成移頻回饋光路。具體的，所述分光鏡2分別 將第一激光器11輸出的激光分為第一反射光及第一透射光，將第二激光器12輸出的激光分 為第二反射光及第二透射光。進(jìn)一步，所述第一反射光與第二反射光平行，所述第一透射光 與第二透射光平行。本實(shí)施例中，所述分光鏡2的透光率為96%，反射率為4%。
[0018]所述聲光移頻模組3設(shè)置于從所述分光鏡2透射的透射光的光路上，用于對(duì)透射光 進(jìn)行移頻，可使得移頻量(激光單次經(jīng)過聲光移頻器之后的頻率變化)接近激光模組1的弛 豫振蕩頻率的一半。具體的，所述移頻量與弛豫振蕩頻率的比值為可為1/20至2/5。所述聲 光移頻模組3可包括至少一聲光移頻器，以實(shí)現(xiàn)移頻。進(jìn)一步，所述聲光移頻模組3可包括一 第一聲光移頻器31及第二聲光移頻器32沿透射光的光路間隔設(shè)置，用于對(duì)第一透射光及第 二透射光進(jìn)行移頻。具體的，所述第一聲光移頻器31及所述第二聲光移頻器32均設(shè)置于第 一透射光的光路上及第二透射光的光路上。本實(shí)施例中，所述第一透射光及第二透射光在 經(jīng)過第一聲光移頻器31后均發(fā)生-1級(jí)衍射;在經(jīng)過第二聲光移頻器32后均發(fā)生+1級(jí)衍射， 移頻量為Ω，其中Ω:是第一聲光移頻器31的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率，Ω 2為第二聲光移 頻器32的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率。進(jìn)一步，所述第一聲光移頻器31及第二聲光移頻器32的移頻量Ω 于激光模組1的弛豫振蕩頻率的一半。優(yōu)選的，所述移頻量小于5MHz。本實(shí)施例中，所述第一 聲光移頻器31的驅(qū)動(dòng)頻率為Ω 1=70ΜΗζ，所述第二聲光移頻器32的驅(qū)動(dòng)頻率Ω 2=70.125MHz， 因此所述第一透射光及第二透射光經(jīng)過所述聲光移頻模組3后的移頻量都為Ω = Ω 2- Ω 1= 125KHz。
[0019]所述匯聚透鏡4與所述第一發(fā)散透鏡5組成一激光分離模組，用于對(duì)從聲光移頻模 組3出射的第一透射光及第二透射光進(jìn)行分離，以避免后續(xù)擴(kuò)束后的光束重合，從而利于測(cè) 量，提高測(cè)量精度。具體的，所述匯聚透鏡4設(shè)置于所述聲光移頻模組3的出射光路上，用于 將第一透射光及第二透射光匯聚，并使第一透射光及第二透射光發(fā)散的光斑變得清晰。本 實(shí)施例中，所述匯聚透鏡4為一短焦距的凸透鏡，第一透射光及第二透射光經(jīng)過所述匯聚透 鏡4后開始快速匯聚，交叉后再分離。
[0020]所述第一發(fā)散透鏡5設(shè)置于所述匯聚透鏡的后方，將匯聚后的第一透射光及第二 透射光分離。本實(shí)施例中，所述第一發(fā)散透鏡5為一凹透鏡，匯聚后的第一透射光及第二透 射光經(jīng)過所述第一發(fā)散透鏡5后逐漸分離，并且距離越遠(yuǎn)，第一透射光及第二透射光的間距 越大。
[0021]所述準(zhǔn)直模組6設(shè)置于所述第一發(fā)散透鏡5的后方，使分離后的第一透射光及第二 透射光準(zhǔn)直平行，從而避免測(cè)量遠(yuǎn)距離物體時(shí)參考光離測(cè)量光太遠(yuǎn)，保證遠(yuǎn)距離測(cè)量的補(bǔ) 償效果。該準(zhǔn)直模組6還可減小第一透射光和第二透射光的發(fā)散角，進(jìn)一步增大量程。本實(shí) 施例中，所述準(zhǔn)直模組6包括一凹透鏡61及一凸透鏡62,所述凹透鏡61及凸透鏡62沿所述第 一發(fā)散透鏡5的出射光方向依次間隔設(shè)置。所述準(zhǔn)直模組6的擴(kuò)束比Μ可由該凹透鏡61以及 凸透鏡62的焦距和兩鏡間距來確定，所述擴(kuò)束比Μ等于凸透鏡62的焦距與凹透鏡61的焦距 的比值。具體的，所述準(zhǔn)直模組6的擴(kuò)束比Μ可大于等于4χ小于等于8χ，本實(shí)施中，所述準(zhǔn)直 模組6的擴(kuò)束比Μ為6χ?？梢岳斫?，所述準(zhǔn)直模組6也可采用其他的準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)，只要能使第一 透射光及第二透射光準(zhǔn)直平行即可。所述準(zhǔn)直模組6使分離后的第一透射光及第二透射光 準(zhǔn)直平行，并且減小了第一透射光和第二透射光的發(fā)散角，使參考回饋光及測(cè)量回饋光盡 可能多的返回到所述第一激光器11及所述第二激光器12中，從而進(jìn)一步提高了激光回饋干 涉儀的量程。
[0022]所述參考鏡7設(shè)置在待測(cè)目標(biāo)20附近，且設(shè)置于第一透射光出射的光路上，并與準(zhǔn) 直模組6出射的第一透射光垂直，以使入射到參考鏡7的光沿原路返回第一激光器11中。本 實(shí)施例中，所述第一透射光入射到參考鏡7表面并被參考鏡7反射后沿原路返回第一激光 器，作為參考回饋光;所述第二透射光入射到待測(cè)目標(biāo)20經(jīng)待測(cè)目標(biāo)20反射后沿原路返回 第二激光器，作為測(cè)量回饋光。
[0023] 所述第一激光器11及第二激光器12輸出的激光來回兩次經(jīng)過第一聲光移頻器31 及第二聲光移頻器32,因此總移頻量均為2 Ω。
[0024] 所述參考回饋光和測(cè)量回饋光引起第一激光器11及第二激光器12的輸出功率調(diào) 制為： cos(z.C^ + (1) 其中，Δ In，12為激光功率變化，κ為回饋水平，6(2Ω )為增益放大系數(shù)，φη，12為固定 相位，Ριι, 12為外腔相位，分別由第一激光器11及第二激光器12各自輸出激光的外腔腔長(zhǎng)Ln 和L12決定，并且滿足:為激光波長(zhǎng)。由式（1)可知，所述第一激光器11及第 二激光器12各自輸出激光的光強(qiáng)都受到外差的余弦調(diào)制，并且調(diào)制頻率都為總移頻量2Ω。
[0025] 所述光電探測(cè)模組8設(shè)置于從所述分光鏡2輸出的反射光的光路上，用于探測(cè)所述 第一激光器11及第二激光器12的輸出功率并將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。具體的，所述光電 探測(cè)模組8包括一第一光電探測(cè)器81及第二光電探測(cè)器82,所述第一光電探測(cè)器81設(shè)置于 第一反射光的光路上并探測(cè)其光強(qiáng)，所述第二光電探測(cè)器82設(shè)置于第二反射光的光路上并 探測(cè)其光強(qiáng)，并分別轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。本實(shí)施例中，所述第一光電探測(cè)器81及第二光電探測(cè)器 82均采用PIN探測(cè)器。
[0026] 所述信號(hào)處理系統(tǒng)9與所述光電探測(cè)模組8電連接，從而將所述光電探測(cè)模組8輸 入的信號(hào)進(jìn)行處理、顯示及計(jì)算，以得到參考回饋光和測(cè)量回饋光的相位變化量及相應(yīng)的 位移信息。所述信號(hào)處理系統(tǒng)9可通過數(shù)據(jù)電纜與所述光電探測(cè)模組8連接。
[0027] 進(jìn)一步，在所述分光鏡2以及所述光電探測(cè)模組8之間可以進(jìn)一步設(shè)置一第二發(fā)散 透鏡10，用于對(duì)從所述分光鏡2反射的第一反射光及第二反射光進(jìn)行分離，使所述第一反射 光及第二反射光之間的間距變大，從而有利于光電探測(cè)模組8的分別探測(cè)，避免串?dāng)_。本實(shí) 施例中，所述第二發(fā)散透鏡10為一短焦距的凸透鏡，所述第一反射光及第二反射光經(jīng)過第 二發(fā)散透鏡10后先匯聚再分離，從而使得光斑更小、更清晰。可以理解，所述發(fā)散透鏡10為 一可選元件，當(dāng)所述第一反射光及第二反射光之間的間距滿足第一光電探測(cè)器81及第二光 電探測(cè)器82的間距要求時(shí)，也可無(wú)需所述發(fā)散透鏡10。
[0028] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)脑硎牵寒?dāng)待測(cè)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)，參考回饋光的相位變化僅 來源于空氣擾動(dòng)，測(cè)量回饋光的相位變化來源于待測(cè)目標(biāo)的位移和空氣擾動(dòng)，二者的差即 反映了待測(cè)目標(biāo)的真實(shí)位移量，排除了環(huán)境干擾所致的死程誤差。
[0029] 請(qǐng)參閱圖2,為本發(fā)明所述的激光回饋干涉儀對(duì)于遠(yuǎn)距離測(cè)量穩(wěn)定性的測(cè)量結(jié)果。 待測(cè)物體為一個(gè)鋼塊，放置在距干涉儀10米處?kù)o止。參考光的零漂A Lr和測(cè)量光的零漂Δ Lm被測(cè)量2分鐘。死程導(dǎo)致Δ Lm有348nm的波動(dòng)，且變化趨勢(shì)與Δ Lr-致。對(duì)比而言，它們的 差值A(chǔ) L限制在± 12nm的范圍，表明在普通實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，準(zhǔn)全程補(bǔ)償激光回饋干涉儀在 2min內(nèi)測(cè)量10米遠(yuǎn)物體的精度可達(dá)12nm。也反映出本發(fā)明所述的激光回饋干涉儀能夠測(cè)量 大于10米之外的待測(cè)目標(biāo)的位移，尤其是測(cè)量非配合目標(biāo)的位移，即所述激光回饋干涉儀 能夠測(cè)量遠(yuǎn)距離的表面反射率較低或粗糙度較高的物體，且無(wú)需在待測(cè)目標(biāo)上安裝靶鏡。
[0030] 請(qǐng)一并參閱圖3,為本發(fā)明所述的激光回饋干涉儀的穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果。在250分鐘 內(nèi)，ALm的變化范圍為-2222 nm到893 nm，但差值A(chǔ)L仍然限制在180 nm。由此可見，本發(fā)明 所述的激光回饋干涉儀中的準(zhǔn)全程補(bǔ)償顯著提高了系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離測(cè)量穩(wěn)定性。
[0031] 請(qǐng)參閱圖4,為本發(fā)明所述的激光回饋干涉儀的短期位移分辨率的測(cè)量結(jié)果分析。 理論上，激光回饋干涉儀采用外差測(cè)相的方法，經(jīng)過電細(xì)分，分辨率可達(dá)lnm。然而，在測(cè)量 10米遠(yuǎn)物體時(shí)，短期分辨率主要取決于遠(yuǎn)距離空氣擾動(dòng)等周圍環(huán)境的影響，因此全程準(zhǔn)共 路補(bǔ)償對(duì)高分辨率的保障至關(guān)重要。將物體固定在PI微位移平臺(tái)(P-621.1CD)上，據(jù)干涉儀 10米遠(yuǎn)。位移臺(tái)的分辨率為0.2nm，重復(fù)性lnm，由閉環(huán)控制器E-753.1CD驅(qū)動(dòng)。令物體做振幅 為40nm的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。僅從ALm已經(jīng)無(wú)法準(zhǔn)確判定物體的位移波形，在空氣擾動(dòng)的作用下，物 體位移呈逐漸減小的趨勢(shì)，系統(tǒng)的理論分辨率被淹沒。而補(bǔ)償后的AL則可以準(zhǔn)確反映物體 的運(yùn)動(dòng)，峰峰值為40nm。取AL中的線性段計(jì)算得最大非線性殘差為2.3nm，表明準(zhǔn)全程補(bǔ)償 激光回饋干涉儀在測(cè)量10米遠(yuǎn)物體時(shí)的短期分辨率優(yōu)于3nm。
[0032] 請(qǐng)參閱圖5,圖5反映了激光回饋干涉儀補(bǔ)償環(huán)境干擾的效果。令物體做振幅為 15nm的往返運(yùn)動(dòng)。在1.6s處有一干擾使Δ Lr和Δ Lm驟降40nm，使得Δ Lm無(wú)法真實(shí)反映物體 的運(yùn)動(dòng)。然而，補(bǔ)償后上述干擾被成功濾掉，A L的位移與設(shè)定相符，從而說明本發(fā)明提供的 激光回饋干涉儀能夠很好的減少環(huán)境干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。
[0033]請(qǐng)參閱圖6，令物體從Oum運(yùn)動(dòng)到100um，步距10微米，采用最小二乘法直線擬合，分 別計(jì)算沒有補(bǔ)償和有補(bǔ)償時(shí)的非線性殘差。沒有補(bǔ)償時(shí)，lOOym內(nèi)線性度為2 X 10-3，標(biāo)準(zhǔn)差 138.5nm;有補(bǔ)償時(shí)，線性度1 X 10'標(biāo)準(zhǔn)差8.3nm。證明本發(fā)明提供的激光回饋干涉儀可顯 著提高遠(yuǎn)距離位移測(cè)量的精度。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例中所述的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1)采用兩 個(gè)激光器，分別以待測(cè)目標(biāo)及其附近的參考鏡作為回饋物體，對(duì)兩路激光同時(shí)移頻回饋。參 考回饋光和測(cè)量回饋光空間分離，并且返回各自的激光器發(fā)生干涉，無(wú)法產(chǎn)生串?dāng)_。（2)通 過匯聚透鏡、發(fā)散透鏡組成的激光分離模組，能夠有效的避免擴(kuò)束后的光束重合，從而利于 遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)參考鏡的擺放和測(cè)量；（3)通過所述準(zhǔn)直模組，從聲光移頻模組出射的兩路激 光間距變大且互相平行。參考光和測(cè)量光的路徑基本相同，在整個(gè)回饋光路上都可補(bǔ)償死 程誤差，提高了激光回饋干涉儀的測(cè)量精度和分辨率。此外，兩光束各自的發(fā)散角在經(jīng)過準(zhǔn) 直模組后也進(jìn)一步減小，擴(kuò)大了激光回饋干涉儀的量程。（4)參考鏡與光路垂直設(shè)置，即使 測(cè)量遠(yuǎn)距離物體，通過簡(jiǎn)易的調(diào)節(jié)也可使參考光沿原路返回激光器構(gòu)成回饋，光路調(diào)節(jié)簡(jiǎn) 單，有利于激光回饋干涉儀的實(shí)際應(yīng)用。
[0035]另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當(dāng)然這些依據(jù)本發(fā)明精 神所作的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，包括： 一激光模組，包括一第一激光器及一第二激光器間隔設(shè)置，輸出兩束同向且相互平行 的激光； 一分光鏡，設(shè)置于從所述激光模組輸出激光的光路上，且所述分光鏡與所述激光模組 間隔設(shè)置，將第一激光器輸出的激光分為第一反射光及第一透射光，將第二激光器輸出的 激光分為第二反射光及第二透射光； 一聲光移頻模組，設(shè)置于從分光鏡出射的第一透射光及第二透射光的光路上，并對(duì)第 一透射光及第二透射光進(jìn)行移頻； 其特征在于，進(jìn)一步包括： 一匯聚透鏡，設(shè)置于所述聲光移頻模組的出射光路上，將第一透射光及第二透射光匯 聚； 一第一發(fā)散透鏡，設(shè)置于從所述匯聚透鏡出射光路上，將匯聚后的第一透射光及第二 透射光分離； 一準(zhǔn)直模組，設(shè)置于所述第一發(fā)散透鏡的出射光路上，使分離后的第一透射光及第二 透射光準(zhǔn)直且相互平行； 一參考鏡，設(shè)置于待測(cè)目標(biāo)附近，且與準(zhǔn)直模組出射的第一透射光垂直，第一透射光被 參考鏡反射后沿原路返回第一激光器，作為參考回饋光，第二透射光被待測(cè)目標(biāo)反射后沿 原路返回第二激光器，作為測(cè)量回饋光； 一光電探測(cè)模組，設(shè)置于所述第一反射光及第二反射光的光路上，并將第一反射光及 第二反射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以及 一信號(hào)處理系統(tǒng)，與所述光電探測(cè)模組相連，將光電探測(cè)模組輸入的電信號(hào)進(jìn)行處理， 計(jì)算參考回饋光和測(cè)量回饋光的相位變化量及相應(yīng)的位移信息。2. 如權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，其特征在于，所述聲光移頻模組 包括一第一聲光移頻器及一第二聲光移頻器沿第一透射光及第二透射光的輸出方向間隔 設(shè)置。3. 如權(quán)利要求2所述的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，其特征在于，所述第一聲光移頻 器與第二聲光移頻器的移頻量的差值小于激光模組的弛豫振蕩頻率的一半。4. 如權(quán)利要求2所述的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，其特征在于，所述第一透射光及 第二透射光經(jīng)過第一聲光移頻器后發(fā)生-1級(jí)衍射，經(jīng)過第二聲光移頻器后發(fā)生+1級(jí)衍射， 所述第一透射光及第二透射光經(jīng)過第一聲光移頻器及第二聲光移頻器后的移頻量為Ω，其 中Ω = Ω 2-Ω丄，Ω丄是第一聲光移頻器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率，Ω 2為第二聲光移頻器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻 率。5. 如權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，其特征在于，所述準(zhǔn)直模組包括 一凹透鏡及一凸透鏡沿所述第一發(fā)散透鏡的出射光方向間隔設(shè)置。6. 如權(quán)利要求5所述的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，其特征在于，所述準(zhǔn)直模組的擴(kuò) 束比大于等于4倍小于等于8倍。7. 如權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，其特征在于，所述匯聚透鏡為一 凸透鏡，所述第一發(fā)散透鏡為一凹透鏡，所述匯聚透鏡與所述第一發(fā)散透鏡組成一激光分 離模組。8. 如權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，其特征在于，進(jìn)一步包括一第二 發(fā)散透鏡，設(shè)置于分光鏡與光電探測(cè)模組之間，且與所述分光鏡及光電探測(cè)模組間隔設(shè)置， 以將第一反射光和第二反射光分離。9. 如權(quán)利要求8所述的準(zhǔn)全程補(bǔ)償?shù)募す饣仞伕缮鎯x，其特征在于，所述第二發(fā)散透鏡 為一凸透鏡。
【文檔編號(hào)】G01B9/02GK106017307SQ201610477872
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】張書練, 徐玲
【申請(qǐng)人】南京法珀儀器設(shè)備有限公司