一种用于测量直线位移的差分平面反射镜激光干涉系统

摘要

一种用于测量直线位移的差分平面反射镜激光干涉系统，由激光源、五面偏振分光棱镜、四分之一波片b、四分之一波片c、角隅棱镜、参考镜、测量镜、起偏器、光电检测器和相位计构成；激光源产生频率稳定的入射光束，同时给出一个稳定的参考信号源；入射光束在五面偏振分光棱镜、四分之一波片和角隅棱镜作用下，分别被参考镜和测量镜反射两次，由五面偏振分光棱镜出射；通过起偏器的干涉，由光电检测器接收并产生电测量信号，通过相位计与电参考信号进行比相，即可测出与被测件固定连接的测量镜的线位移。本发明的优点是：结构简单、成本较低、光程死区小、测量精度高，可广泛用于军工、航天及数控机床等领域的几何量精密测量和计量基准的建立。

主权项

一种用于测量直线位移的差分平面反射镜激光干涉系统，其特征在于：由激光源、五面偏振分光棱镜、四分之一波片b、四分之一波片c、角隅棱镜、参考镜、测量镜、起偏器、光电检测器和相位计构成；所述激光源一方面对五面偏振分光棱镜产生稳定频率的入射光束，该光束含有两个频率不同且线偏振方向互相正交的分量，同时也对相位计给出一个稳定的正弦电参考信号，该参考信号的频率等于激光源两个分量的频率差；五面偏振分光棱镜由两块直角棱镜粘合而成，在胶合面镀有一层偏振分光膜，光的入射面和出射面镀有增透膜，胶合面等效于偏振分光镜故称为偏振分光面，与偏振分光面对称的棱镜面a和棱镜面b镀有抗反射膜，其作用是通过偏振分光面把偏振方向相互正交的从棱镜面a入射的两束光束分开并经棱镜面a和棱镜面b的反射后从棱镜面c出射，最后又将反射回棱镜面c的光束通过偏振分光面合成一道从棱镜面a出射；四分之一波片b和四分之一波片c分别位于棱镜面b和棱镜面c的两侧且与其平行，其作用是将通过四分之一波片的光束转化成圆偏振光束或者将通过四分之一波片的圆偏振光转化成线偏振光；角隅棱镜设置在四分之一波片b的后面且其轴线与棱镜面b垂直，角隅棱镜将从棱镜面b出射并经四分之一波片b后入射的光束反射回去，而且入射光束与反射光束相互平行且不在一个高度上；参考镜和测量镜依次设置在四分之一波片c的后面且均与棱镜面c平行，其作用是分别反射来自四分之一波片c的光束，参考镜固定设置，测量镜与工作台相连且随被测件作直线位移并引起参考光路和测量光路之间光程差的变化；起偏器与棱镜面a平行设置，其作用是混合从棱镜面a出射光束中的两正交分量；光电检测器接收来自起偏器的光束并产生正弦电测量信号输入相位计；相位计用来测量上述正弦电测量信号和前述正弦电参考信号之间的相位差，该相位差与测量镜直线位移引起的光程差变化成正比。