正交偏振激光回饋干涉儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種回饋干涉儀，特別是能夠補償絕大部分 空程的正交偏振激光回饋干涉儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光干涉儀的應(yīng)用非常廣泛，在現(xiàn)代精密測量領(lǐng)域占據(jù)著非常重要的地位，由于 其高精度，可溯源，應(yīng)用廣泛等特點，可稱之為"計量之王"。
[0003] 在機械制造業(yè)，1C制造業(yè)，實驗室等場合都可以見到激光干涉儀的身影?，F(xiàn)有的 技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛的激光干涉儀絕大多數(shù)都采用邁克爾遜干涉儀的基本結(jié)構(gòu)，這一類結(jié) 構(gòu)相似的干涉儀我們統(tǒng)稱為傳統(tǒng)激光干涉儀。傳統(tǒng)干涉儀的優(yōu)點是性能穩(wěn)定、技術(shù)成熟、應(yīng) 用廣泛，但是也存在著難以彌補的缺點，即對待測目標表面要求很高，大多數(shù)情況下都需要 靶鏡的配合才能測量。不適合黑、柔、輕、小、透明和液面等非配合目標的測量。
[0004] 然而，現(xiàn)有的激光干涉儀只能部分的補償儀器內(nèi)部的空程擾動，對于遠距離測量 時外界擾動較大的情況測量精度降低，并且測量光和參考光之間很容易產(chǎn)生串擾，帶來測 量上的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 綜上所述，確有必要提供一種高穩(wěn)定性、高精度的激光回饋干涉儀。
[0006] -種正交偏振激光回饋干涉儀，包括：一正交偏振激光模組；一分光鏡，設(shè)置于從 所述正交偏振激光模組輸出激光的光路上，且所述分光鏡與所述正交偏振激光模組間隔設(shè) 置，將正交偏振激光模組輸出的激光分為反射光及透射光；其中，所述正交偏振激光模組輸 出同向且在空間上重合的兩束正交偏振的激光；所述正交偏振激光回饋儀進一步包括：一 偏振分光鏡，設(shè)置于從分光鏡出射的反射光的光路上，將分光鏡出射的反射光分為平行偏 振光及垂直偏振光；一光電探測模組，設(shè)置于所述偏振分光鏡輸出的激光的光路上，并將光 強信號轉(zhuǎn)換為電信號；一聲光移頻模組，設(shè)置于從分光鏡出射的透射光的光路上，并對透射 光進行移頻；一光闌，設(shè)置于從所述聲光移頻模組出射的激光的光路上，阻隔未經(jīng)移頻的激 光，并透射經(jīng)過聲光移頻模組移頻的激光；一第一半波片，設(shè)置于從光闌出射的激光的光路 上；一偏振耦合透鏡，設(shè)置于從第一半波片出射的激光的光路上，并將第一半波片出射的激 光耦合進一第一保偏光纖；一光纖偏振分束器，與所述第一保偏光纖相連，以接收第一保偏 光纖輸入的激光，并按照激光的偏振態(tài)不同分為第一線偏振光及第二線偏振光；一第二保 偏光纖，與所述光纖偏振分束器相連，以傳輸?shù)谝痪€偏振光，并將第一線偏振光反射，使第 一線偏振光按原光路返回，形成參考光路；以及一第三保偏光纖，與所述光纖偏振分束器相 連，以傳輸?shù)诙€偏振光，使出射的線偏振光照射在待測物體表面，經(jīng)待測物體反射后原路 返回，形成測量光路，以監(jiān)測待測物體的位移。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的正交激光偏振回饋干涉儀，采用正交偏振的兩 束光，一束作為測量光，一束作為參考光，由于參考光實時地監(jiān)測外腔相位的變化，這樣用 測量光的相位減去參考光的相位就能夠得到待測目標的相位變化，使得回饋干涉儀能夠補 償正交偏振光共路部分空程，極大地提高了儀器測量的穩(wěn)定性和抗干擾能力。采用偏振復 用的方案同樣使得測量光與參考光容易分離，減小測量與參考的串擾，提高了測量的分辨 率。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的正交偏振激光回饋干涉儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明第一實施例提供的正交偏振激光回饋干涉儀中正交偏振激光模組 的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明第二實施例提供的正交偏振激光回饋干涉儀中正交偏振激光模組 的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 主要元件符號說明
如下具體實施例將結(jié)合上述附圖進一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0012] 以下將結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明提供的正交偏振激光回饋干涉儀。
[0013] 請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的正交偏振激光回饋干涉儀100,包括一正交偏振 激光模組1，一聚焦透鏡2,一分光鏡3,一偏振分光鏡4,一光電探測模組5,一聲光移頻模 組6,一光闌7,一第一半波片8,一偏振親合透鏡9,一第一保偏光纖10,一光纖偏振分束器 11，一第二保偏光纖12及一第三保偏光纖13。
[0014]所述正交偏振激光模組1用于同向輸出兩束正交偏振的激光，且兩束光在空間上 重合。請一并參閱圖2,本實施例中，所述正交偏振激光模組1包括一泵浦源分光裝置101， 一固體激光器102, 一第二半波片103, 一方解石晶體104,及一小孔光闌105。所述泵浦源 分光裝置101包括兩個相互間隔的半導體泵浦源l〇la，所述兩個半導體泵浦源101a出光的 間距固定，且與固體激光器102之間的距離相同，所述兩個半導體泵浦源101a輸出的光入 射到固體激光器102,用以對固體激光器102提供泵浦光，以形成兩束激光。
[0015] 所述固體激光器102設(shè)置于所述兩個半導體泵浦源101a出射的光的光路上，在所 述兩個半導體泵浦源l〇la的泵浦之下形成兩束相互平行的激光，且兩束激光的偏振方向 一致。本實施例中，所述固體激光器102為Nd:YV0 4。
[0016] 所述第二半波片103設(shè)置于所述固體激光器102出射的兩束激光的光路上，用于 對固體激光器102出射的兩束激光的偏振方向進行旋轉(zhuǎn)。經(jīng)過所述第二半波片103之后， 所述兩束激光的偏振方向均旋轉(zhuǎn)了角度0，所述角度0的大小可通過旋轉(zhuǎn)第二半波片103 進行控制。
[0017] 所述方解石晶體104設(shè)置于從第二半波片103出射的兩束激光的光路上，以對出 射的每一束激光進行平行分束，使得每一束激光均形成一 〇光及e光。進一步，經(jīng)過所述方 解石晶體104之后，其中一束激光的e光與另一束激光光的〇光在空間上重合，且偏振態(tài)為 正交。
[0018] 所述小孔光闌105設(shè)置于從方解石晶體104出射的激光的光路上，具體的，所述小 孔光闌105設(shè)置于在空間上重合，偏振態(tài)正交的兩束激光的光路上，其他狀態(tài)的光均被所 述小孔光闌105阻隔，從而實現(xiàn)了兩束空間上重合且正交偏振光的輸出。本說明書中將正 交偏振激光模組1輸出的這兩束在空間上重合、且偏振方向正交的激光簡稱為兩束正交偏 振光。
[0019] 所述聚焦透鏡2與所述正交偏振激光模組1間隔設(shè)置，且設(shè)置于所述正交偏振激 光模組1輸出的兩束正交偏振光的光路上，用于對兩束正交偏振光進行聚焦，以提高測量 精度。可以理解，在所述兩束正交偏振光滿足測量精度的要求下，所述聚焦透鏡2為一可選 元件。
[0020] 所述分光鏡3與所述正交偏振激光模組1間隔設(shè)置，且設(shè)置于所述兩束正交偏振 光的光路上。所述分光鏡3將正交偏振激光模組1輸出的激光分為反射光及透射光兩束。 所述反射光及所述透射光均包括兩束正交偏振光。所述反射光用于光強探測，所述透射光 用于形成移頻回饋光路。本實施例中，所述分光鏡3的透光率為96%，反射率為4%。
[0021] 所述偏振分光鏡4設(shè)置于從所述分光鏡3出射的反射光的光路上，用以將分光鏡3 出射的反射光按照偏振態(tài)分為兩束正交偏振的偏振光。本實施例中，所述反射光經(jīng)過偏振 分光鏡4之后分為平行偏振光和垂直偏振光。所述偏振分光鏡4的角度可旋轉(zhuǎn)，用以調(diào)整 匹配反射光的偏振方向。
[0022] 所述光電探測模組5設(shè)置于從所述偏振分光鏡4輸出的激光的光路上，用于探測 反射光的光強并將光強信號轉(zhuǎn)換為電信號。具體的，所述光電探測模組5包括一第一光電 探測器51及第二光電探測器52,所述第一光電探測器51可設(shè)置于水平偏振光的光路上并 探測其光強，所述第二光電探測器52設(shè)置于垂直偏振光的光路上并探測器光強，并分別轉(zhuǎn) 換為電信號。本實施例中，所述第一光電探測器51及第二光電探測器52均采用PIN探測 器。
[0023] 所述聲光移頻模組6設(shè)置于從所述分光鏡3透射的透射光的光路上，用于對透射 光進行移頻。所述聲光移頻模組6可包括至少一聲光移頻器，以實現(xiàn)移頻。進一步，所述聲 光移頻模組6可包括一第一聲光移頻器61及第二聲光移頻器62沿透射光的光路間隔設(shè) 置，用于對第一透射光及第二透射光進行移頻。具體的，所述第一聲光移頻器61及所述第 二聲光移頻器62均設(shè)置于透射光的光路上。本實施例中，所述透射光在經(jīng)過第一聲光移頻 器61后分為0級光及+1級光，頻率分別對應(yīng)為《和《 + ，其中\(zhòng)是第一聲光移頻器 61的驅(qū)動頻率。
[0024] 所述第二聲光移頻器62設(shè)置于從第一聲光移頻器61出射的激光的光路上，經(jīng)過 第一聲光移頻器61移頻后的+1級衍射光經(jīng)過第二聲光移頻器62后，分為-1級光和0級 光，頻率分別對應(yīng)為：《 + Q「QjP ? + D i，其中為第二聲光移頻器62的驅(qū)動頻率。因 此入射到聲光移頻器6之后的部分透射光經(jīng)過第一聲光移頻器61及第二聲光移頻器62后 的移頻量為Q，Q =
[0025] 所述光闌7與所述第二聲光移頻器62間隔設(shè)置，且設(shè)置于第二聲光移頻器62出 射的激光的光路上，所述光闌7用于對其他的未經(jīng)移頻的光進行阻隔，并對經(jīng)過第一聲光 移頻器61及第二聲光移頻器62移頻后的激光透射，允許頻率為《 + Q ^ Q 2的激光通過。
[0026] 所述第一半波片8與