本發(fā)明涉及一種光學(xué)測(cè)角方法及測(cè)角系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種雙光梳精密測(cè)角方法及測(cè)角系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

基于光學(xué)方法的高精度姿態(tài)角測(cè)量在先進(jìn)制造領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。常見的光學(xué)測(cè)角方法包括自準(zhǔn)直法以及光學(xué)干涉法。自準(zhǔn)法測(cè)角是基于無源的反射鏡作為測(cè)頭，根據(jù)返回光斑的位置測(cè)量角度，特點(diǎn)是精度高，但是測(cè)量范圍較小，且自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)存在光線切割，在不同測(cè)量距離需要重復(fù)標(biāo)定，適應(yīng)性較差。光學(xué)干涉法也可基于無源測(cè)頭，將測(cè)頭的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成兩路光程差的變化。其特點(diǎn)是精度高，但是測(cè)頭復(fù)雜，抗干擾能力有限，測(cè)角范圍也比較小。目前發(fā)展較快的光學(xué)測(cè)角方法還有圓光柵測(cè)角法。圓光柵在角度測(cè)量中的應(yīng)用非常廣泛，在整周任意角度的測(cè)量中也達(dá)到了極高的準(zhǔn)確度。但是該方法是一種“植入式”測(cè)量，需要將光柵與轉(zhuǎn)臺(tái)的對(duì)心同軸安裝，且對(duì)安裝準(zhǔn)確度要求很高。該方法無法基于無源測(cè)頭，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程姿態(tài)角測(cè)量。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)缺乏一種基于無源測(cè)頭的高精度、大量程姿態(tài)角測(cè)量方法。

隨著激光技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)初誕生了一種新型激光—光頻梳。光頻梳是指將飛秒脈沖激光器的重復(fù)頻率(frep，簡(jiǎn)稱重頻)和相位偏移頻率(fceo)與頻率基準(zhǔn)源鎖定后的裝置，它發(fā)出的激光在時(shí)域上由一系列等間隔的超短激光脈沖(脈寬為若干飛秒)組成，對(duì)應(yīng)頻域上存在一系列等間隔的離散光譜線，相鄰光譜線的頻率間隔等于飛秒激光器的重頻，這些光譜線覆蓋的光譜范圍為數(shù)十納米。光頻梳的誕生對(duì)于測(cè)距技術(shù)的發(fā)展具有極大的推動(dòng)作用，但是在測(cè)角方面應(yīng)用很少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量精度高且測(cè)量范圍大的雙光梳精密測(cè)角方法及測(cè)角系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種雙光梳精密測(cè)角方法，其特征在于包括以下內(nèi)容：設(shè)置具有一定重復(fù)頻率差的第一光頻梳和第二光頻梳；第一光頻梳發(fā)出的光脈沖分成兩束分別經(jīng)由設(shè)置在測(cè)量臂和參考臂的基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭衍射返回合成一束光；合成的此束光與第二光頻梳發(fā)出的光脈沖發(fā)生干涉得到多外差干涉信號(hào)，將多外差干涉信號(hào)進(jìn)行處理得到第一光頻梳經(jīng)測(cè)量臂返回光脈沖的光譜相位信息，解算出設(shè)置在測(cè)量臂的基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭的姿態(tài)角度。

進(jìn)一步地，姿態(tài)角度為俯仰角和/或偏擺角。

進(jìn)一步地，俯仰角或偏擺角為：

mr+s；

其中，m＝[a/r]；

r＝2πf；

式中，“[]”表示取整運(yùn)算，a為粗測(cè)絕對(duì)值，f為放大因子，s為多外差干涉光譜范圍內(nèi)單個(gè)譜線相位值進(jìn)行非模糊角度范圍內(nèi)的小角度。

進(jìn)一步地，所述基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭包括角錐棱鏡和透射二維光柵，所述透射二維光柵的出光面與所述角錐棱鏡的底面固定連接；入射光以接近垂直的角度入射到所述透射二維光柵，經(jīng)所述透射二維光柵產(chǎn)生的第一次衍射光分別由所述角錐棱鏡反射三次，所述角錐棱鏡的出射光與第一次衍射光分別平行，所述角錐棱鏡的出射光經(jīng)所述透射二維光柵發(fā)生第二次衍射，經(jīng)所述透射二維光柵出射的第二次衍射光與原始入射光相互平行。

進(jìn)一步地，所述基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭包括參數(shù)相同的透射二維光柵和反射二維光柵，所述透射二維光柵和反射二維光柵平行設(shè)置，且所述透射二維光柵與所述反射二維光柵之間有一定的間距；入射光以接近垂直的角度入射到所述透射二維光柵，經(jīng)所述透射二維光柵產(chǎn)生的第一次衍射光發(fā)射到所述反射二維光柵，經(jīng)所述反射二維光柵出射的第二次衍射光與原始入射光相互平行。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種雙光梳精密測(cè)角系統(tǒng)，其特征在于，該測(cè)角系統(tǒng)包括兩光頻梳、兩基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭、光電探測(cè)器和信號(hào)處理系統(tǒng)；第一光頻梳發(fā)出的光脈沖分成兩束，其中一束光脈沖入射到設(shè)置在參考臂的所述基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭，另一束光脈沖入射到設(shè)置在測(cè)量臂的所述基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭，兩所述基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭的衍射光平行于入射光返回合成一束光；第二光頻梳發(fā)出的光脈沖與合成光束發(fā)生干涉得到多外差干涉信號(hào)，多外差干涉信號(hào)濾波后被所述光電探測(cè)器探測(cè)，所述光電探測(cè)器將探測(cè)的干涉信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后發(fā)送到所述信號(hào)處理系統(tǒng)；所述信號(hào)處理系統(tǒng)通過傅里葉變換得到參考臂返回光脈沖、測(cè)量臂返回光脈沖分別與所述第二光頻梳干涉信號(hào)的相位頻譜，并通過二者之差得到設(shè)置在測(cè)量臂的所述基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭返回光脈沖的光譜相位，進(jìn)而得到其姿態(tài)角度。

進(jìn)一步地，所述基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭包括角錐棱鏡和透射二維光柵，所述透射二維光柵的出光面與所述角錐棱鏡的底面固定連接；入射光以接近垂直的角度入射到所述透射二維光柵，經(jīng)所述透射二維光柵產(chǎn)生的第一次衍射光分別由所述角錐棱鏡反射三次，所述角錐棱鏡的出射光與第一次衍射光分別平行，所述角錐棱鏡的出射光經(jīng)所述透射二維光柵發(fā)生第二次衍射，經(jīng)所述透射二維光柵出射的第二次衍射光與原始入射光相互平行。

進(jìn)一步地，所述基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭包括參數(shù)相同的透射二維光柵和反射二維光柵，所述透射二維光柵和反射二維光柵平行設(shè)置，且所述透射二維光柵與所述反射二維光柵之間有一定的間距；入射光以接近垂直的角度入射到所述透射二維光柵，經(jīng)所述透射二維光柵產(chǎn)生的第一次衍射光發(fā)射到所述反射二維光柵，經(jīng)所述反射二維光柵出射的第二次衍射光與原始入射光相互平行。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明巧妙地將透射二維光柵的分光特性和角錐棱鏡的逆向反射特性相結(jié)合，將光柵對(duì)光譜的操控與光頻梳對(duì)光譜的精密測(cè)量有機(jī)結(jié)合，通過對(duì)光譜相頻特性的辨析，完成空間姿態(tài)無源測(cè)頭的姿態(tài)角度的測(cè)量。2、相比于傳統(tǒng)的光學(xué)測(cè)角方法，本發(fā)明具備精度高，測(cè)量范圍大、測(cè)頭無源且能遠(yuǎn)程測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。3、本發(fā)明能夠?qū)⒖臻g姿態(tài)無源測(cè)頭的角度變化轉(zhuǎn)換為光程變化，和傳統(tǒng)測(cè)頭相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧。4、本發(fā)明創(chuàng)新地將光頻梳作為測(cè)角系統(tǒng)的光源，利用光頻梳寬光譜的特點(diǎn)將光程變化轉(zhuǎn)換成光譜相位變化，能夠?qū)崿F(xiàn)角度的高精度、大范圍、快速測(cè)量，有效提升測(cè)角系統(tǒng)性能。5、本發(fā)明通過測(cè)量相位對(duì)波長(zhǎng)的斜率，可以解決位相測(cè)量超過2π引入的位相模糊問題，從而擴(kuò)大測(cè)量范圍。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于空間姿態(tài)的高精度測(cè)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的雙光梳精密測(cè)角系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭其中一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的入射光為單色光的鏡像光柵對(duì)模型的平面示意圖；

圖5是本發(fā)明的鏡像光柵對(duì)模型的三維示意圖；

圖6是本發(fā)明測(cè)量繞y軸旋轉(zhuǎn)角模型示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅僅是用于描述的目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。本發(fā)明將二維光柵定義為x-y平面，垂直于二維光柵定義為z軸。

本發(fā)明提供的雙光梳精密測(cè)角方法，具體內(nèi)容為：

1)設(shè)置具有一定重復(fù)頻率差δfrep＝frep2-frep1的第一光頻梳和第二光頻梳，兩光頻梳的光譜范圍有重疊，以保證兩光頻梳能發(fā)生多外差干涉；

2)第一光頻梳分成兩束光脈沖分別經(jīng)由設(shè)置在測(cè)量臂和參考臂的兩個(gè)基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭衍射返回合成一束光；

3)合成的此束光與第二光頻梳發(fā)出的光脈沖發(fā)生干涉得到多外差干涉信號(hào)，將多外差干涉信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到第一光頻梳經(jīng)測(cè)量臂返回光脈沖的光譜相位信息，進(jìn)而解算出設(shè)置在測(cè)量臂的基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭的姿態(tài)角度，其中，姿態(tài)角度可以為俯仰角和/或偏擺角。

如圖1所示，本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)上述雙光梳精密測(cè)角方法的測(cè)角系統(tǒng)，包括第一光頻梳1、第二光頻梳2、第一分光鏡bs1、第二分光鏡bs2、第一基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭ct1、第二基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭ct2、光學(xué)帶通濾波器bpf、光電探測(cè)器pd、電學(xué)低通濾波器lpf、數(shù)據(jù)采集卡3和信號(hào)處理系統(tǒng)4，其中，第一光頻梳1和第二光頻梳2具有一定重復(fù)頻率差δfrep＝frep2-frep1。

第一光頻梳1發(fā)出的光脈沖經(jīng)第一分光鏡bs1分成兩束，其中一束光脈沖入射到設(shè)置在參考臂的第一基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭ct1，另一束光脈沖入射到設(shè)置在測(cè)量臂的第二基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭ct2，經(jīng)第一基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭ct1和第二基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭ct2的衍射光平行于入射光返回第一分光鏡bs1合成一束光后發(fā)射到第二分光鏡bs2，返回的光脈沖中包含了因第二基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭ct2角度變化引起的光譜相位變化信息。

第二光頻梳2發(fā)出的光脈沖發(fā)射到第二分光鏡bs2，經(jīng)第一分光鏡bs1合成一束光與第二光頻梳2發(fā)出的光脈沖發(fā)生干涉得到多外差干涉信號(hào)。多外差干涉信號(hào)發(fā)送到光學(xué)帶通濾波器bpf進(jìn)行濾波處理，其中，帶通濾波器bpf的中心波長(zhǎng)需設(shè)置在兩個(gè)光頻梳光譜重疊的范圍內(nèi)，確保多外差干涉信號(hào)能有效地濾出。經(jīng)光學(xué)帶通濾波器bpf濾波后的信號(hào)被光電探測(cè)器pd探測(cè)，光電探測(cè)器pd將探測(cè)的干涉信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后經(jīng)電學(xué)低通濾波器lpf由數(shù)據(jù)采集卡3發(fā)送到信號(hào)處理系統(tǒng)4。

信號(hào)處理系統(tǒng)4通過傅里葉變換得到參考臂返回光脈沖、測(cè)量臂返回光脈沖分別與第二光頻梳干涉信號(hào)的相位頻譜，并通過二者之差得到設(shè)置在測(cè)量臂中的第二基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭ct2返回的光脈沖的光譜相位，進(jìn)而得到第二基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭ct2的姿態(tài)角度。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖2所示，上述基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭可以為光柵角錐測(cè)頭，包括一個(gè)角錐棱鏡11和一面透射二維光柵12，透射二維光柵12的出光面與角錐棱鏡11的底面固定連接，入射光a以某個(gè)角度入射到透射二維光柵12(本實(shí)施例的入射角度與透射二維光柵12垂直，實(shí)際使用此角度可以是入射光與透射二維光柵12接近垂直即可，例如入射光與z的夾角范圍為-5°到+5°)，經(jīng)透射二維光柵12產(chǎn)生的第一次衍射光a1和a2分別由角錐棱鏡11反射三次(由于圖2為平面圖只顯示反射2次，實(shí)際角錐棱鏡11的三個(gè)側(cè)面均進(jìn)行一次反射)，角錐棱鏡11的出射光b1和b2與第一次衍射光a1和a2分別平行，角錐棱鏡11的出射光b1和b2經(jīng)透射二維光柵12發(fā)生第二次衍射，經(jīng)透射二維光柵12出射的第二次衍射光c1和c2與原始入射光a相互平行，本實(shí)施例的入射光a與出射光(c1和c2)均在透射二維光柵12的一側(cè)。本發(fā)明對(duì)角錐棱鏡11的尺寸沒有具體限制，可以根據(jù)與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行選擇，但是考慮到實(shí)際測(cè)量中光束存在一定口徑，透射二維光柵12需要能夠覆蓋角錐棱鏡11的底部，本發(fā)明需要滿足出射光與入射光在空間上能夠錯(cuò)開。為了保證衍射光經(jīng)角錐棱鏡11可以恰好反射三次平行出射，進(jìn)入角錐棱鏡11的衍射光線與z軸夾角不得大于26.56°，即對(duì)光經(jīng)過透射二維光柵12時(shí)的衍射角θ有一定限制。根據(jù)光柵方程對(duì)光柵周期d和光波長(zhǎng)λ的關(guān)系有一定限制，當(dāng)考慮入射光垂直透射二維光柵面時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足：

本實(shí)施例的基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭即光柵角錐測(cè)頭對(duì)滿足上述條件的所有波長(zhǎng)的光均適用，也就是說，本實(shí)施例的光柵角錐測(cè)頭既可以適用單色光也可以使用寬帶光，但是不管是單色光還是寬帶光，經(jīng)透射二維光柵12出射的所有不同波長(zhǎng)的第二次衍射光均與原始入射光相互平行。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖3所示，基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭還可以采用參數(shù)相同的一個(gè)透射二維光柵和一個(gè)反射二維光柵進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，其包括透射二維光柵13和反射二維光柵14，透射二維光柵13與反射二維光柵14平行設(shè)置，且透射二維光柵13與反射二維光柵14之間有一定的間距。入射光a以接近垂直的角度入射到透射二維光柵13，經(jīng)透射二維光柵13產(chǎn)生的零級(jí)衍射光a’入射到反射二維光柵14上，正負(fù)一級(jí)衍射光a1和a2發(fā)射到透射二維光柵13上，經(jīng)反射二維光柵14出射的第二次衍射光c1和c2與原始入射光a相互平行，其中，透射二維光柵13與反射二維光柵14之間的距離不做限定，只要滿足反射二維光柵14的衍射光線能夠入射到透射二維光柵13上即可，本實(shí)施例的入射光a和出射光(c1和c2)分布在基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭的同側(cè)。本實(shí)施例和上述實(shí)施例中的空間姿態(tài)測(cè)量裝置的測(cè)量原理是完全相同。

由于基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭的測(cè)量原理相同，下面以光柵角錐測(cè)頭為例進(jìn)一步說明本發(fā)明如何通過測(cè)量出射光光譜相位變化實(shí)現(xiàn)光柵角錐測(cè)頭的空間姿態(tài)角度測(cè)量。光柵角錐測(cè)頭可以對(duì)入射光發(fā)生衍射，且同一級(jí)衍射光中不同波長(zhǎng)分量產(chǎn)生不同的衍射角，從而走過不同的光程導(dǎo)致光波相位隨波長(zhǎng)的規(guī)律變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波長(zhǎng)光的線性相位調(diào)制。本發(fā)明以透射二維光柵周期方向建立坐標(biāo)系。本發(fā)明將所有透射二維光柵定義為x-y平面，垂直于透射二維光柵定義為z軸。如圖4、圖5所示，利用反射鏡的鏡像成像特點(diǎn)，可以等效地將入射光和透射二維光柵面經(jīng)角錐棱鏡11做了三次鏡像得到入射光虛像a’和二維光柵的虛像12’，從而得到等效的透射二維光柵對(duì)。假設(shè)初始垂直透射二維光柵面的入射光繞y軸旋轉(zhuǎn)了小角度αy，繞x軸旋轉(zhuǎn)了小角度αx，因此在光柵坐標(biāo)系中入射光的波矢為kinc＝k(sinαy,sinαxcosαy,cosαxcosαy)^t。假設(shè)在光柵坐標(biāo)系中第(m,n)級(jí)衍射光波矢為θ和是空間球坐標(biāo)系中衍射光波矢kmn的方位角。

本發(fā)明的雙光梳精密測(cè)角方法可以實(shí)現(xiàn)基于光柵的空間姿態(tài)無源測(cè)頭的高精度、大范圍的角度測(cè)量。由于相位對(duì)波長(zhǎng)的斜率不受傅里葉變換相位的范圍限制，因此本發(fā)明通過測(cè)量相位對(duì)波長(zhǎng)的斜率得到所測(cè)角度(例如αy)的粗測(cè)絕對(duì)值a，最終要測(cè)的αy的精確值可表示為非模糊角度范圍r的m倍(m為整數(shù))加上一個(gè)非模糊角度范圍內(nèi)的小角度s，即αy＝mr+s。非模糊角度范圍內(nèi)的小角度s可利用單個(gè)譜線相位值與s的線性關(guān)系計(jì)算得到。上述粗測(cè)和精測(cè)相結(jié)合的方法與干涉儀測(cè)長(zhǎng)中粗測(cè)與精測(cè)結(jié)合的方法類似。下面詳細(xì)說明本發(fā)明的雙光梳精密測(cè)角方法姿態(tài)角度的具體計(jì)算過程。

1)采用光頻梳多外差干涉光譜范圍內(nèi)單個(gè)譜線相位值進(jìn)行非模糊角度范圍內(nèi)的小角度s計(jì)算：

假設(shè)光頻梳多外差干涉光譜范圍內(nèi)第i條譜線對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng)為λi，透射二維光柵12的兩個(gè)方向上的光柵常數(shù)都為d，則由二維光柵方程：

通過上述公式，可以建立光柵角錐測(cè)頭空間姿態(tài)角(αy,αx)和衍射光方位角的關(guān)系，從而可以實(shí)現(xiàn)所有波長(zhǎng)光線的追跡。由于二維光柵對(duì)垂直間距固定θ和的變化會(huì)引起光波在x方向和y方向上的光程即光波相位的變化，最終通過干涉法獲取光波相位以方便測(cè)頭的空間姿態(tài)角(αy,αx)的測(cè)量。經(jīng)過一次衍射后光線再一次通過透射二維光柵，經(jīng)過透射二維光柵后第(-m,-n)級(jí)衍射光與最初的入射光平行。從光源出發(fā)到進(jìn)入光電探測(cè)器的總光程量由θ和以及透射二維光柵尺寸決定。為了分析方便，本發(fā)明只考慮繞y軸的旋轉(zhuǎn)角度αy，繞x軸的旋轉(zhuǎn)角αx測(cè)量原理與αy相同，不再贅述。

如圖6所示，光柵法線與水平方向成小角度αy。考慮x軸上分布的(±1,0)級(jí)衍射光，其光柵方程為：

dsinαy±dsinθ＝±λi

式中，d為光柵周期，θ為級(jí)衍射光的出射角。以圖中衍射光為例，p為入射點(diǎn)，q為出射點(diǎn)，在水平距離l內(nèi)，該波長(zhǎng)光走過的幾何距離分為兩部分，即光柵對(duì)之間與光柵之外，因此光波走過的幾何距離為：

式中，d為光柵對(duì)間距，為一常數(shù)?？紤]與αy＝0時(shí)的幾何距離之差，并轉(zhuǎn)換成相位值，進(jìn)行近似得到：

綜上所述，可以看到出射光相位變化與旋轉(zhuǎn)的小角度為一線性關(guān)系。由于當(dāng)αy＝0時(shí)±1級(jí)衍射光的情況完全相同，因此可以探測(cè)另一級(jí)出射光信號(hào)相位變化與相減消去αy＝0時(shí)候的初值得到：

式中，f為放大因子，取d＝0.055m，d＝3μm，λi＝1.025μm時(shí)f約為6.5×10^-5。如果測(cè)相精度達(dá)到1°，就可以得到1μrad的測(cè)角精度，此時(shí)得到的αy即為非模糊角度范圍內(nèi)的小角度s的計(jì)算結(jié)果。

2)粗測(cè)絕對(duì)值a的計(jì)算：

本發(fā)明綜合利用光頻梳多外差干涉光譜范圍內(nèi)一系列譜線對(duì)應(yīng)的一系列波長(zhǎng)λ1,λ2,…,λj和其對(duì)應(yīng)的相位的關(guān)系來擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)角度的測(cè)量范圍，假設(shè)光頻梳多外差干涉光譜對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)為λc，對(duì)各個(gè)譜線對(duì)應(yīng)的相位和相應(yīng)的波長(zhǎng)值進(jìn)行直線擬合，得到直線斜率為a，則：

3)空間姿態(tài)無源測(cè)頭的姿態(tài)角度αy：

由于通過時(shí)域信號(hào)的傅里葉變換得到的相位值在-π～π，超過該范圍的絕對(duì)相位值無法得到，因此所測(cè)旋轉(zhuǎn)角αy存在一個(gè)有限非模糊角度范圍r＝2πf。

m＝[a/r]，“[]”表示取整運(yùn)算

αy＝mr+s。

綜上所述，本發(fā)明的雙光梳精密測(cè)角方法由于使用二維光柵，可同時(shí)測(cè)量偏擺角αx和俯仰角αy。當(dāng)位相測(cè)量分辨率在1度時(shí)，對(duì)應(yīng)姿態(tài)角的分辨率為1μrad，可以滿足許多應(yīng)用的使用要求。另外，本發(fā)明通過測(cè)量相位對(duì)波長(zhǎng)的斜率，可以解決位相測(cè)量超過2π引入的位相模糊問題，從而擴(kuò)大測(cè)量范圍。

上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中方法的各個(gè)步驟等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。