可消除非线性的外差激光干涉仪

摘要

本发明涉及一种可消除非线性的外差激光干涉仪。它包括双频激光器、非偏振分光镜、偏振分光镜、三个1/4波片、两个角反射镜、两个偏振片、两个光电探测器、相位卡、工控机、驱动器、直流伺服电机和编码器。当测量反射镜位置的变化使得两干涉臂光程差变化ΔL 时，由相位卡测得的相位差信号Δφ与光程差ΔL存在非线性关系。工控机根据采集到的相位差信号控制直流伺服电机使可转动的偏振片按一定方向旋转，直到相位差数值数显示为零，电机停止转动。这时由编码器测出偏振片转过的角度，由此可得出测量反射镜不包含非线性的实际位移。本发明可用于纳米级位移的测量。

主权项

一种可消除非线性的外差激光干涉仪，包括一个双频激光器(1)、一个非偏振分光镜(2)、一个偏振分光镜(5)、三个1/4波片a、b、c (6、8、10)、两个角反射镜a、b (7、9)、两个偏振片a、b (3、11)、两个光电探测器a、b (4、14)、一个相位卡(15)、一个工控机(16)、一个驱动器(17)、一个直流伺服电机(12)和一个编码器(13)，其特征在于：所述激光器(1)、非偏振分光镜(2)和偏振分光镜(5)以及1/4波片b (8)和角反射镜b (9)依次成一直线水平方向排列；角反射镜a (7)、1/4波片a (6)、偏振分光镜(5)以及1/4波片c (10)、直流伺服电机驱动的偏振片b (11)和光电探测器b (14)依次成一直线垂直方向排列；非偏振分光镜(2)、偏振片a (3)和光电探测器a (4)依次成一直线垂直方向排列；与直流伺服电机(12)连接的编码器(13)的输出和两个光电探测器a、b (4、14)经相位卡(15)的输出连接到工控机(16)，工控机(16)的输出经驱动器(17)连接直流伺服电机(12)；激光器(1)发出的光经非偏振分光镜(2)分光后，反射光经偏振片a (3)到达光电探测器a (4)形成参考信号I_R；透射光经过偏振分光镜(5)被分成水平和垂直两个方向，这两个方向的光束分别通过两个1/4波片a、b (6、8)、分别经固定的角反射镜a (7)和可动的角反射镜b (9)反射又在偏振光分光镜(5)中汇合，然后穿过偏振片b (11)到达光电探测器b (14)形成测量信号I_M；随着角反射镜b (9)位置的变化使得两干涉臂光程差变化ΔL 时，由相位卡(15)测得的相位差信号Δφ与光程差ΔL存在非线性关系，工控机(16)根据采集到的相位差信号控制直流伺服电机(12)使偏振片b (11)按设定方向旋转，直到相位差数值为零，这时由编码器(13)测出偏振片b (11)转过的角度，由此可得出角反射镜b (9)不包含非线性的实际位移；所述的偏振片b (11)是安装在直流伺服电机(12)的轴上，并随直流伺服电机一起转动，直流伺服电机的转动由程序控制。