[发明专利]一种基于双波长涡旋光自共轭干涉的大量程皮米级位移测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于双波长涡旋光自共轭干涉的大量程皮米级位移测量系统，其特征在于，包括第一涡旋光发生器、第二涡旋光发生器、第一二维光电传感器、第二二维光电传感器和辅助测量反射镜，且第一涡旋光发生器和第二涡旋光发生器发出的涡旋光的波长不同；

所述辅助测量反射镜固定在待测样品上，用于将光路原路返回；

所述第一涡旋光发生器发出的涡旋光经第四分光棱镜分为第一透射光和第一反射光两路，

第一反射光作为参考光，经第三分光棱镜反射输出；

第一透射光作为测量光，依次经过第一分光棱镜、偏振分光棱镜照射到所述辅助测量反射镜上，经过辅助测量反射镜反射回来的涡旋光再依次经过偏振分光棱镜、第一分光棱镜、第一转向反射镜、第一道威棱镜，再经过第三分光棱镜透射输出；

第三分光棱镜反射出的反射光和透射出的透射光在第一二维光电传感器上发生干涉，得到第一干涉光强分布图像；

所述第二涡旋光发生器发出的涡旋光经第五分光棱镜分为第二透射光和第二反射光两路，

第二反射光作为参考光，经第六分光棱镜反射射出；

第二透射光作为测量光，依次经过第二分光棱镜、第三转向反射镜、偏振分光棱镜照射到所述辅助测量反射镜上，经过辅助测量反射镜反射回来的涡旋光依次经过偏振分光棱镜、第三转向反射镜、第二分光棱镜、第二转向反射镜、第二道威棱镜，再经过第六分光棱镜透射射出；

第六分光棱镜反射出的反射光和透射出的透射光在第二二维光电传感器上发生干涉，得到第二干涉光强分布图像；

在待测样品移动前后，先分别提取第一干涉光强分布图像和第二干涉光强分布图像的相对旋转角，再计算得到第一干涉光强分布图像和第二干涉光强分布图像的全行程旋转角度，最后求得待测样品的皮米级位移量，实现大量程皮米级位移快速测量。

2.根据权利要求1所述的一种基于双波长涡旋光自共轭干涉的大量程皮米级位移测量系统，其特征在于，所述第一涡旋光发生器产生波长为300-700nm，拓扑荷为1-4的线偏振涡旋光；所述第二涡旋光发生器产生波长为300-700nm，拓扑荷为1-4的线偏振涡旋光。

3.根据权利要求2所述的一种基于双波长涡旋光自共轭干涉的大量程皮米级位移测量系统，其特征在于，所述第一涡旋光发生器产生波长为633nm，拓扑荷为1的线偏振涡旋光；所述第二涡旋光发生器产生波长为643nm，拓扑荷为1的线偏振涡旋光。

4.根据权利要求1所述的一种基于双波长涡旋光自共轭干涉的大量程皮米级位移测量系统，其特征在于，所述第一二维光电传感器、第二二维光电传感器为CCD、CMOS或二维光电探测器阵列。

5.根据权利要求1所述的一种基于双波长涡旋光自共轭干涉的大量程皮米级位移测量系统，其特征在于，所述偏振分光棱镜对P偏振光与S偏振光的透过率之比大于1000，且对P偏振光的透过率在90％以上。

6.根据权利要求1所述的一种基于双波长涡旋光自共轭干涉的大量程皮米级位移测量系统，其特征在于，所述第一分光棱镜和第二分光棱镜均为透射率与反射率之比5:5的分光棱镜。

7.根据权利要求1所述的一种基于双波长涡旋光自共轭干涉的大量程皮米级位移测量系统，其特征在于，所述第三分光棱镜、第四分光棱镜、第五分光棱镜和第六分光棱镜的透射率与反射率之比均为7:3。