[发明专利]基于阵列式探测器的单光束三自由度零差激光干涉仪

权利要求书

1.一种基于阵列式探测器的单光束三自由度零差激光干涉仪，包括：单一频率的第一输入光束、迈克尔逊干涉结构、阵列式探测与信号解耦模块；

其特征在于：所述迈克尔逊干涉结构包括固定的参考平面反射镜以及可移动的目标平面反射镜；所述第一输入光束入射至迈克尔逊干涉结构后被分成第一测量光束和第一参考光束；第一测量光束被目标平面反射镜至少反射一次且第一参考光束被参考平面反射镜至少反射一次；并且第一测量光束和第一参考光束在输出行进路径中至少有一部分重合并形成第一单光束零差干涉信号；

固定的参考平面反射镜的反射面与第一参考光束不垂直，使得第一测量光束和第一参考光束在输出行进路径中非共轴传输；

所述的阵列式探测与信号解耦模块，包括探测通道分布为m×n的阵列式探测器，其中m为探测通道纵向分布数量，即行数，n为探测单元横向分布数量，即列数，探测通道横向分布间距不均等，行数m和列数n均大于等于2且行数和列数的乘积大于等于8；阵列式探测器的探测通道可以有效探测第一测量光束和第一参考光束在输出路径形成的第一单光束零差干涉信号；

所述激光干涉仪，其三自由度解耦方法可对第一单光束零差干涉信号实现三自由度信号线性解耦；所述三自由度解耦方法包括：

步骤一，阵列式探测器的每一个探测通道接收第一单光束零差干涉信号并转换为第一单光束零差干涉光强信号，规定光强信号I(x，y)为位于第x行、第y列的探测通道探测到的第一单光束零差干涉光强信号分量；

步骤二，采用Lissajous椭圆拟合方法，以任意一个光强信号I(x，y)为Lissajous椭圆拟合的横轴基准，同时与其余所有光强信号进行Lissajous椭圆拟合并解算得到所有Lissajous椭圆参数，该参数包括Lissajous椭圆的长轴半径、短轴半径、椭圆中心的横轴坐标、椭圆中心的纵轴坐标以及椭圆的旋转角度；

步骤三，由光强信号I(x，y)同时与位于同一行的其他探测通道探测到的光强信号进行Lissajous椭圆拟合解算得到的Lissajous椭圆参数，可解算出目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的偏摆角；

步骤四，由光强信号I(x，y)同时与位于其他一行的所有探测通道探测到的光强信号进行Lissajous椭圆拟合解算得到的Lissajous椭圆参数，可解算出目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的俯仰角；

步骤五，由光强信号I(x，y)同时与其余所有探测通道探测到的光强信号进行Lissajous椭圆拟合解算得到的Lissajous椭圆参数，可解算出目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的位移。