專(zhuān)利名稱(chēng)：固體激光回饋干涉儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光干涉儀，特別涉及一種固體激光回饋干涉儀。
背景技術(shù)：
激光干涉儀是目前精密位移測(cè)量和長(zhǎng)度計(jì)量的主要工具，它以激光波長(zhǎng)作為位移或長(zhǎng)度測(cè)量的基準(zhǔn)，能夠直接溯源到長(zhǎng)度計(jì)量國(guó)際基準(zhǔn)，通過(guò)各種相位細(xì)分技術(shù)，激光干涉儀可以實(shí)現(xiàn)較高的位移測(cè)量分辨率。當(dāng)一個(gè)外部反射鏡將CO2激光器的部分輸出光耦合回諧振腔時(shí)，反射鏡的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起激光器輸出功率的調(diào)制，類(lèi)似于傳統(tǒng)的雙光束干涉現(xiàn)象，即一個(gè)條紋移動(dòng)對(duì)應(yīng)反射鏡移動(dòng)半個(gè)激光波長(zhǎng)，此即激光回饋現(xiàn)象，也稱(chēng)自混合干涉現(xiàn)象?；诩す饣仞伂F(xiàn)象已經(jīng)開(kāi)展了大量激光回饋干涉儀的研究，其 中所述激光器主要為半導(dǎo)體激光器和HeNe激光器。近年來(lái)，基于微片激光器的激光回饋現(xiàn)象引起了人們的注意，也出現(xiàn)了有關(guān)研究基于激光回饋現(xiàn)象的激光干涉儀的報(bào)道?，F(xiàn)有技術(shù)通常采用一參考光與測(cè)量光都經(jīng)過(guò)的反射鏡來(lái)形成所述激光回饋現(xiàn)象。然而，反射鏡在使參考光返回的同時(shí)，易于同時(shí)將測(cè)量光也返回，從而易于造成串?dāng)_。因此，目前基于激光回饋現(xiàn)象的激光干涉儀的測(cè)量精度有待提高。此外，需要手動(dòng)調(diào)節(jié)反射鏡的角度來(lái)返回參考光，該種調(diào)節(jié)復(fù)雜不利于激光干涉儀的實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種具有較高測(cè)量精度的固體激光回饋干涉儀。一種固體激光回饋干涉儀，包括:微片激光器、第一分光鏡、第一移頻器、第二移頻器、匯聚透鏡、共路器、光電探測(cè)器、電信號(hào)處理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述微片激光器用于發(fā)出激光，所述第一分光鏡設(shè)置在所述激光的出射光路上，并將激光分成兩路，一路為透射光，一路為反射光；所述第一移頻器、第二移頻器依次設(shè)置在所述透射光的光路上，所述透射光經(jīng)過(guò)所述第一移頻器、第二移頻器后，部分的所述透射光經(jīng)過(guò)兩次衍射，部分的所述透射光未經(jīng)過(guò)衍射，所述經(jīng)過(guò)兩次衍射的透射光作為測(cè)量光，所述未經(jīng)過(guò)衍射的透射光作為參考光；該匯聚透鏡設(shè)置在所述第二移頻器之后，用于匯聚所述測(cè)量光以及參考光，該匯聚透鏡將所述測(cè)量光匯聚到一待測(cè)目標(biāo)上，所述測(cè)量光通過(guò)該待測(cè)目標(biāo)原光路返回到所述微片激光器中作為測(cè)量回饋光；所述電信號(hào)處理系統(tǒng)與所述光電探測(cè)器電連接，分別輸出所述參考回饋光和測(cè)量回饋光的相位變化量；所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與所述電信號(hào)處理系統(tǒng)電連接，所述共路器設(shè)置在所述匯聚透鏡之后，該共路器包括一反射鏡以及一共路單元，所述反射鏡將所述參考光沿平行于所述測(cè)量光的方向入射到所述共路單元中，所述共路單元用于將入射的所述參考光沿平行于所述測(cè)量光的光路返回到所述微片激光器中作為參考回饋光；所述光電探測(cè)器設(shè)置在所述反射光的光路上，該電信號(hào)處理系統(tǒng)分別輸出所述參考回饋光和測(cè)量回饋光的相位變化量，該數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)根據(jù)所述參考回饋光和測(cè)量回饋光的相位變化量計(jì)算所述待測(cè)目標(biāo)的位移信息。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例中提供的固體激光回饋干涉儀包括一具有所述反射鏡和共路單元的共路器，所述反射鏡可以使所述參考光沿與所述測(cè)量光平行的方向傳播，此外，經(jīng)反射鏡反射后的參考光通過(guò)所述共路單元又可以沿平行且不重合于所述測(cè)量光的方向返回，避免了回饋光之間的干擾，從而提高了該固體激光回饋干涉儀的測(cè)量精度。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的固體激光回饋干涉儀的結(jié)構(gòu)以及光路示意圖。圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的固體激光回饋干涉儀的結(jié)構(gòu)以及光路示意圖。圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的固體激光回饋干涉儀的結(jié)構(gòu)以及光路示意圖。圖4為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的固體激光回饋干涉儀的結(jié)構(gòu)以及光路示意圖。圖5為本發(fā)明第五實(shí)施例提供的固體激光回饋干涉儀的結(jié)構(gòu)以及光路示意圖。圖6為本發(fā)明第六實(shí)施例提供的固體激光回饋干涉儀的結(jié)構(gòu)以及光路示意圖。主要 元件符號(hào)說(shuō)明
權(quán)利要求
1.一種固體激光回饋干涉儀，包括: 微片激光器，用于發(fā)出激光； 第一分光鏡，設(shè)置在所述激光的出射光路上，并將激光分成兩路，一路為透射光，一路為反射光； 第一移頻器和第二移頻器，所述第一移頻器、第二移頻器依次設(shè)置在所述透射光的光路上，所述透射光經(jīng)過(guò)所述第一移頻器、第二移頻器后，部分的所述透射光經(jīng)過(guò)兩次衍射，部分的所述透射光未經(jīng)過(guò)衍射，所述經(jīng)過(guò)兩次衍射的透射光作為測(cè)量光，所述未經(jīng)過(guò)衍射的透射光作為參考光； 匯聚透鏡，該匯聚透鏡設(shè)置在所述第二移頻器之后，用于匯聚所述測(cè)量光以及參考光，該匯聚透鏡將所述測(cè)量光匯聚到一待測(cè)目標(biāo)上，所述測(cè)量光經(jīng)該待測(cè)目標(biāo)反射，沿該測(cè)量光的原光路返回到所述微片激光器中作為測(cè)量回饋光； 光電探測(cè)器，設(shè)置在所述反射光的光路上； 電信號(hào)處理系統(tǒng)，與所述光電探測(cè)器電連接；以及 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，與所述電信號(hào)處理系統(tǒng)電連接； 其特征在于，進(jìn)一步包括共路器，設(shè)置在所述匯聚透鏡之后，該共路器包括一反射鏡以及一共路單元，所述反射鏡將所述參考光沿平行于所述測(cè)量光的方向入射到所述共路單元中，所述共路單元用于將入射的所述參考光沿平行于所述測(cè)量光的光路返回到所述微片激光器中作為參考回饋光，該電信號(hào)處理系統(tǒng)分別輸出所述參考回饋光和測(cè)量回饋光的相位變化量，該數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)根據(jù)所述參考回饋光和測(cè)量回饋光的相位變化量計(jì)算所述待測(cè)目標(biāo)的位移信息。
2.如權(quán)利要求1所述的固體激光回饋干涉儀，其特征在于，所述共路單元能夠隨所述待測(cè)目標(biāo)位置的改變而改變。
3.如權(quán)利要求1所述的固體激光回饋干涉儀，其特征在于，所述共路單元包括一反射棱鏡，貓眼逆反鏡以及一通光孔，入射的所述參考光通過(guò)該反射棱鏡反射進(jìn)入所述貓眼逆反鏡，然后通過(guò)從所述貓眼逆反鏡出射的光再次經(jīng)所述反射棱鏡反射后以平行于所述測(cè)量光的光路返回到所述微片激光器。
4.如權(quán)利要求1所述的固體激光回饋干涉儀，其特征在于，所述共路單元為一角錐棱鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的固體激光回饋干涉儀，其特征在于，進(jìn)一步包括一可見(jiàn)光發(fā)生器用于發(fā)出可見(jiàn)光，所述第一分光鏡具有一反射光路，所述可見(jiàn)光發(fā)生器設(shè)置在所述第一分光鏡的反射光路上，所述第一分光鏡表面具有鍍膜，該鍍膜用于全反射所述可見(jiàn)光并且透射所述微片激光器發(fā)出的激光，所述可見(jiàn)光通過(guò)所述第一分光鏡反射后進(jìn)入該固體激光回饋干涉儀的光路中來(lái)指示所述測(cè)量光。
6.如權(quán)利要求5所述的固體激光回饋干涉儀，其特征在于，所述鍍膜為雙色膜，該雙色膜對(duì)紅外光部分透射部分反射，對(duì)可見(jiàn)光全反射。
7.如權(quán)利要求1所述的固體激光回饋干涉儀，其特征在于，進(jìn)一步包括一可見(jiàn)光目標(biāo)指示器設(shè)置在所述透射光的光路上來(lái)指示所述測(cè)量光，該可見(jiàn)光目標(biāo)指示器包括一可見(jiàn)光發(fā)生器，以及一第二分光鏡，所述可見(jiàn)光發(fā)生器用于發(fā)出可見(jiàn)光，所述第二分光鏡表面設(shè)置一鍍膜，該鍍膜全反射所述可見(jiàn)光且透射所述微片激光器發(fā)出的激光，所述第二分光鏡具有一反射光路，所述可見(jiàn)光發(fā)生器設(shè)置在所述第二分光鏡的反射光路上，所述可見(jiàn)光經(jīng)該第二分光鏡全反射進(jìn)入所述固體激光回饋干涉儀的光路中來(lái)指示所述測(cè)量光。
8.如權(quán)利要求1所述的固體激光回饋干涉儀，其特征在于，進(jìn)一步包括一準(zhǔn)直擴(kuò)束裝置，該準(zhǔn)直擴(kuò)束裝置設(shè)置在所述匯聚透鏡與所述共路器之間。
9.如權(quán)利要求1所述的固體激光回饋干涉儀，其特征在于，所述共路器進(jìn)一步包括一四分之一波片，該四分之一波片設(shè)置在所述反射鏡與所述共路單元之間，該四分之一波片與經(jīng)所述反射鏡以沿平行于所述測(cè)量光的方向反射后的所述參考光共軸設(shè)置，所述共路單元包括一偏振分光棱鏡以及一貓眼逆反鏡，通過(guò)所述四分之一波片的所述參考光通過(guò)該偏振分光棱鏡反射進(jìn)入所述貓眼逆反鏡，然后通過(guò)從所述貓眼逆反鏡出射的光再次經(jīng)所述偏振分光棱鏡反射后以平行于所述測(cè)量光的光路返回到所述微片激光器，通過(guò)所述匯聚透鏡的測(cè)量光以不變的光路通過(guò)該偏振分光棱鏡到達(dá)所述待測(cè)目標(biāo)。
10.如權(quán)利要求1所述的固體激光回饋干涉儀，其特征在于，進(jìn)一步包括一空氣折射率補(bǔ)償系統(tǒng)，該空氣折射率補(bǔ)償系統(tǒng)檢測(cè)周?chē)諝猸h(huán)境信息并反饋到所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中進(jìn)行空氣折射率補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固體激光回饋干涉儀，包括微片激光器、第一分光鏡、第一移頻器、第二移頻器、匯聚透鏡、共路器、光電探測(cè)器、電信號(hào)處理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。其中，所述共路器設(shè)置在所述匯聚透鏡之后，該共路器包括一反射鏡以及一共路單元。
文檔編號(hào)G01B9/02GK103234452SQ20131013119
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者談宜東, 張永芹, 張書(shū)練, 張松 申請(qǐng)人:清華大學(xué)