[发明专利]一种高分辨力与自校准光谱共焦位移测量系统

权利要求书

1.一种高分辨力光谱共焦位移测量系统，其特征在于，包括：宽光谱光源、光纤、分光镜、色散物镜、针孔与Fery棱镜光谱仪；其中：宽光谱光源通过光纤耦合输出复色光点光源，复色光点光源透过分光镜，照射在色散物镜上，色散物镜将复色光点光源在光轴方向上分解成若干不同波长的单色光；当被测镜放置在色散物镜像平面附近的测量区域时，其中完美聚焦在被测镜上表面与下表面的两个波长的单色光将通过分光镜的反射面反射至针孔，由放置在针孔后的Fery棱镜光谱仪接收；

由Fery棱镜光谱仪根据两个单色光的波长及两个单色光在探测器上波峰位置之差，确定被测镜的厚度，也即这两个波长的单色光轴向测量距离之差；且这两个波长的单色光轴向测量距离之差与这两个波长的单色光在探测器上波峰位置之差为常数。

2.根据权利要求1所述的一种高分辨力光谱共焦位移测量系统，其特征在于，

所述色散物镜将复色光点光源在光轴方向上分解成若干不同波长的单色光，并将不同波长的单色光聚焦在轴向位置的不同高度；所述色散物镜玻璃材料的折射率与波长成非线性关系，轴向测量距离间隔1mm对应不同波长的间隔也具有非线性，不同波长的单色光被所述被测物体反射回色散物镜后，通过分光镜的反射面，反射至针孔，与针孔共轭位置点对应的波长的单色光通过针孔进入Fery棱镜光谱仪。

3.根据权利要求1或2所述的一种高分辨力光谱共焦位移测量系统，其特征在于，所述Fery棱镜光谱仪包括：第一与第二反射镜、双胶合Fery棱镜与探测器；其中，通过针孔的单色光经过第一反射镜反射至双胶合Fery棱镜，再经双胶合Fery棱镜色散至第二反射镜，最终由第二反射镜反射至探测器。

4.一种自校准光谱共焦位移测量系统，其特征在于，包括：宽光谱光源、特定波长为N以及M的激光光源、光纤、分光镜、色散物镜、针孔与Fery棱镜光谱仪；其中，采用多波长光纤耦合技术，将宽谱段光源与特定波长N以及M的激光光源耦合后单光纤输出；所述宽光谱光源以及两个特定波长的激光光源共用同一个测量光路；其中，宽光谱光源的光源波长包含特定波长为N与M；

首先，仅打开宽光谱光源，关闭其他两个特定波长的激光光源；宽光谱光源通过光纤耦合输出复色光点光源，复色光点光源透过分光镜，照射在色散物镜上，色散物镜将复色光点光源在光轴方向上分解成若干不同波长的单色光，当被测物体放置在色散物镜像平面附近的测量区域时，其中完美聚焦在被测物体表面的某一波长的单色光将通过分光镜的反射面反射至针孔，由放置在针孔后的Fery棱镜光谱仪接收，通过移动被测物体使得各个波长的单色光通过针孔射入Fery棱镜光谱仪；由所述Fery棱镜光谱仪获得相应的单色光波长值与波峰位置的关系表；

当需要对系统进行校准时，打开特定波长为N以及M的激光光源，关闭宽光谱光源；按照与宽光谱光源相同的工作方式，根据获得特定波长N与其波峰位置关系，以及根据获得特定波长M与其波峰位置关系对所述关系表进行验证与校准。

5.根据权利要求4所述的一种自校准光谱共焦位移测量系统，其特征在于，还包括：利用特定波长为N以及M的激光光源检测单色光的轴向测量距离；

将特定波长为N的激光光源对应的轴向测量距离为Z₁，波峰位置为Y₁；特定波长为M的激光光源对应的轴向测量距离为Z₂，波峰位置为Y₂；

计算待检测检测单色光的轴向测量距离Z_i，其公式为：

$Z_i-Z_1=\frac{Z_2-Z_1}{Y_2-Y_1}\×(Y_i-Y_1)$

其中，Y_i为待检测检测单色光通过与宽光谱光源相同的工作方式后由Fery棱镜光谱仪获得的波峰位置。