[发明专利]一种三自由度激光干涉测量装置

权利要求书

1.一种三自由度激光干涉测量装置，其特征在于，包括：

依次设置的激光发射模块、激光分束模块、干涉信号生成模块和信号处理模块，所述干涉信号生成模块与所述信号处理模块通信连接，所述干涉信号生成模块包括并行设置的第一干涉信号生成模块和第二干涉信号生成模块；

其中，所述激光发射模块发射激光光束至所述激光分束模块；

所述激光分束模块将所述激光光束分为频率不同的第一子光束和第二子光束并入射至所述第一干涉信号生成模块和所述第二干涉信号生成模块；

所述第一干涉信号生成模块包括第一光电探测器、光路空间分离的第一子光路和第二子光路，所述第一子光路、所述第二子光路并行设置在所述第一光电探测器的前面，所述第一子光束在所述第一子光路上形成第一测量光，所述第二子光束在所述第二子光路上形成第一参考光，所述第一参考光和所述第一测量光在所述第一光电探测器上进行干涉形成第一干涉信号；

所述第二干涉信号生成模块包括第二光电探测器、光路空间分离的第三子光路和第四子光路，所述第三子光路、所述第四子光路并行设置在所述第二光电探测器的前面，所述第一子光束在所述第三子光路上形成第二测量光，所述第二子光束在所述第四子光路上形成第二参考光，所述第二参考光和所述第二测量光在所述第二光电探测器上进行干涉形成第二干涉信号；

所述信号处理模块将所述第一干涉信号转换为干涉测量过程中的噪声本底，利用所述噪声本底对所述第二干涉信号转换后的电压信号进行噪声补偿，最终得到待测目标的俯仰角、偏航角和纵向位移。

2.根据权利要求1所述的三自由度激光干涉测量装置，其特征在于，所述激光分束模块包括：

第一分光棱镜、第一声光移频器、第二声光移频器、第一反射镜、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第一准直透镜和第二准直透镜；

其中，第一声光移频器和所述第一反射镜对应设置在所述第一分光棱镜的后面，所述第一光纤耦合器、所述第一准直透镜依次设置在所述第一声光移频器的后面，所述第二声光移频器、所述第二光纤耦合器、所述第二准直透镜依次设置在所述第一反射镜的后面；

所述第一分光棱镜将所述激光光束分为互相垂直的反射光和透射光，所述第一声光移频器对所述透射光进行移频，所述第一光纤耦合器对移频后的透射光进行耦合，所述第一准直透镜将耦合后的透射光变为平行光并作为第一子光束；所述第一反射镜将所述反射光反射至所述第二声光移频器，所述第二声光移频器对所述反射光进行移频，所述第二光纤耦合器对移频后的反射光进行耦合，所述第二准直透镜将耦合后的反射光变为平行光并作为第二子光束。

3.根据权利要求2所述的三自由度激光干涉测量装置，其特征在于，所述第一反射镜为45°反射镜。

4.根据权利要求1所述的三自由度激光干涉测量装置，其特征在于，所述第一子光路包括：

对应设置的第二分光棱镜和第二反射镜，所述第一子光束依次经所述第二分光棱镜反射、所述第二反射镜反射后到达所述第一光电探测器形成第一测量光。

5.根据权利要求1所述的三自由度激光干涉测量装置，其特征在于，所述第二子光路包括：

垂直设置的第三分光棱镜和第四分光棱镜，所述第二子光束依次经所述第三分光棱镜反射、所述第四分光棱镜反射后到达所述第一光电探测器形成第一参考光。

6.根据权利要求1所述的三自由度激光干涉测量装置，其特征在于，所述第三子光路包括：

固定在所述待测目标上的目标反射镜和第二分光棱镜，所述第一子光束依次经所述目标反射镜反射、所述第二分光棱镜反射后到达所述第二光电探测器形成第二测量光。

7.根据权利要求1所述的三自由度激光干涉测量装置，其特征在于，所述第四子光路包括：

第五分光棱镜，所述第二子光束经所述第五分光棱镜反射后到达所述第二光电探测器形成第二参考光。