[发明专利]一种基于衍射光栅的可补偿其周期性非线性误差的光学读数头

权利要求书

1.一种基于衍射光栅的可补偿其周期性非线性误差的光学读数头。其特征是：它由激光器1、分光镜2和9、偏振镜3和14、光电探测器4、12、13及15、偏振分光镜5和11、衍射光栅6和7、角反射镜8以及半波片10组成。所述系统中激光器1发出一束双频且偏振态互相垂直的激光，激光束的一部分光经分光镜2反射后经偏振镜3形成拍频干涉，光学拍频信号被光电探测器4采集作为参考信号I_R，另一部分光透射出分光镜2后被偏振分光镜5偏振分离，平行光P光透射进入测量臂作为测量光，垂直光S光反射进入参考臂作为参考光，参考光反射出偏振分光镜5后经角反射镜8反射后垂直入射分光镜9，测量光透射出偏振分光镜5后垂直入射衍射光栅6产生±1级衍射光，±1级衍射光分别斜入射衍射光栅7和8后其衍射光垂直反射，经衍射光栅7反射的+1级测量光经过分光镜9后透射与部分经分光镜9后反射的参考光合束，经半波片10后其快轴和慢轴分别形成光学拍频干涉，经偏振分光镜11分离后快轴和慢轴的光学拍频信号分别被光电探测器12和13采集作为测量信号I₁和测量信号I₂，经衍射光栅8反射的-1级测量光再次透射出偏振分光镜5后与经过分光镜9透射并被偏振分光镜5反射的参考光合束，经偏振镜14后形成光学拍频干涉，光学拍频信号被光电探测器15采集作为测量信号I₃。

2.根据权利要求1所述的位移测量系统，其特征是：采用两块栅距相同的衍射光栅，衍射光栅6与衍射光栅7平行放置，衍射光栅6和7中线重合。

3.根据权利要求1所述的位移测量系统，其特征是：分光镜9采用普通分光镜，偏振分光棱镜5的透光轴与水平方向平行。

4.根据权利要求1所述的位移测量系统。其特征是：所述的半波片的快轴方向与水平方向成45°，偏振分光镜11的透光轴与水平方向成45°。

5.根据权利要求1所述的位移测量系统。其特征是：所述的光电探测器12、13和15采集到的测量信号I₁和I₂的被测位移相位存在反向、I₂和I₃周期非线性误差相位相差π，通过处理光电探测器12、13和15所采集到的测量信号，既可以达到光学二细分提高分辨力，同时能解算出周期非线性误差提高测量系统的精度。