角位移单频激光干涉仪非线性误差修正方法及装置

摘要

角位移单频激光干涉仪非线性误差修正方法及装置属于激光测量技术领域，本发明利用光开关实现对两路测量光束强度的分离测量，进而提取出相关光信号中的非线性误差参数，最终对正交信号中的直流偏置误差和幅值不等误差进行矫正；本发明实现了对角位移单频激光干涉仪信号中非线性误差参数的开机即提取、对角位移单频激光干涉仪中的非线性误差做出快速实时修正的技术效果。

主权项

一种角位移单频激光干涉仪非线性误差修正方法，其特征在于：所述方法步骤如下：(1)打开角位移激光干涉仪，位于两路测量光束上的光开关S_m1、S_m2同时切换至打开状态；稳频激光器发射激光，被偏振分光棱镜分离，反射光束经过直角反射镜反射后与透射光束相互平行，两路光束都先后通过1/4波片、光开关，再经反射镜反射后返回，再次通过1/4波片后，偏振态被旋转90°后，入射偏振分光棱镜；从偏振分光棱镜出射的正交的水平与垂直偏振的偏振光被四通道探测系统分离为相位依次相差π/2的相干光；(2)使S_m1切换至打开状态，同时S_m2切换至关闭状态；此时光开关S_m2所对应的测量光束被阻断，光开关S_m1所对应的测量光束正常通过原光路照射四路探测器产生光电流信号，存储四路探测器的强度信号I_m11、I_m12、I_m13、I_m14；(3)使S_m2切换至打开状态，同时S_m1切换至关闭状态；此时光开关S_m1所对应的测量光束被阻断，光开关S_m2所对应的测量光束正常通过原光路照射四路探测器产生光电流信号，存储四路探测器的强度信号I_m21、I_m22、I_m23、I_m24；(4)使两个光开关S_m1、S_m2再次同时切换至打开状态，此时两路测量光束皆可正常通过光开关S_m1、S_m2，角位移单频激光干涉仪正常工作，完成对目标角位移的测量；此时四路探测器上的信号为直流信号和交流信号的叠加，存储探测器输出的相干信号I₁、I₂、I₃、I₄；(5)对存储的四路探测器的强度信号和输出的相干信号做如下运算$I_x=\frac{(I_1-I_{m11}-I_{m21})-(I_3-I_{m13}-I_{m23})}{2(\sqrt{I_{m1}{I}_{m21}}+\sqrt{I_{m13}{I}_{m23}})}$$I_y=\frac{(I_2-I_{m12}-I_{m22})-(I_4-I_{m1}-I_{m24})}{2(\sqrt{I_{m12}{I}_{m22}}+\sqrt{I_{m14}{I}_{m24}})}$可去除四通道角位移单频激光干涉仪中各通道的直流分量，矫正幅值比，获得无直流偏置误差的等幅值正交信号；激光器输出激光波长用λ表示，空气折射率为n，两路测量光束在目标上的间距为L_d，进而可求得被测目标的角位移值为：$\mathrm{\Delta \alpha }=\arctan \left[\frac{\arctan (I_x/I_y)\lambda }{4\mathrm{\pi n}{L}_d}\right].$