[发明专利]基于小频差与光束分离的激光外差干涉测量方法与装置

摘要

基于小频差与光束分离的激光外差干涉测量方法与装置属于激光应用技术领域；发明方法采用了空间分离的参考光和测量光，同时，该方法产生了两个具有相反多普勒频移的干涉测量信号，并根据被测目标的运动方向和速度，选择性使用两测量信号来进行干涉测量；发明装置中，采用非偏振分光棱镜代替传统偏振分光棱镜，并在装置中加入两个光电探测器、两个相位计以及开关电路；本发明方法及装置消除了干涉仪中的频率混叠现象，提高了外差干涉测量的测量精度；同时解决了激光光源频差对测量速度限制的问题。

主权项

一种基于小频差与光束分离的激光外差干涉测量方法，该方法步骤如下：(1)稳频激光器输出两束频率分别为f1、f2的平行光束；(2)稳频激光器输出的两束平行光束的一部分直接经探测后转换为激光外差干涉测量的参考信号，其频差值为fb＝f1‑f2，表示为Ir∝cos(2πfbt)；(3)稳频激光器输出的两束平行光束的另一部分被非偏振分光棱镜分为参考光束和测量光束；(4)参考光束中，频率分别为f1、f2的两光束被参考棱镜反射回非偏振分光棱镜；(5)测量光束中，频率分别为f1、f2的两光束被被测量目标端的角锥反射镜反射回非偏振分光棱镜，通过调节参考棱镜和角锥反射镜使得频率为f1的测量光束与频率为f2的参考光束进行干涉，产生一路测量信号，表示为Im1∝cos[2π(fb+Δf)t]；频率为f2的测量光束与频率为f1的参考光束进行干涉，产生另一路测量信号，表示为Im2∝cos[2π(fb‑Δf)t]；(6)两测量信号具有大小相同、符号相反的多普勒频移，其频率分别为fb+Δf和fb‑Δf；其特征在于：(7)两测量信号经光电探测器探测后分别送入两个相同的相位计A和相位计B，其中，相位计A用于处理频率为fb+Δf的测量信号，相位计B用于处理频率为fb‑Δf的测量信号；(8)根据被测目标端角锥反射镜的运动方向和运动速度，使用开关电路在相位计A和相位计B之间进行选择；(9)根据所选择的相位计A或者相位计B对被测目标的位移进行计算。