[发明专利]差动式正弦相位调制激光干涉纳米位移测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种差动式正弦相位调制激光干涉纳米位移测量装置及方法。单频激光器输出的光束经偏振片转换为45°线偏振光，射向由分光镜、电光相位调制器、二分之一玻片、三个角锥棱镜、两个偏振分光镜组成的两套正弦相位调制干涉仪，形成测量和参考干涉信号，两个光电探测器接收；两套干涉仪公共参考臂的电光相位调制器施加高频正弦电压信号，将干涉信号调制为高频交流信号；检测被测对象运动时两路干涉信号的相位变化量之差，得到被测位移。本发明通过正弦相位调制提高了干涉信号的抗干扰能力，采用差动光路消除了参考臂和部分测量臂的温度漂移和环境扰动误差，具有亚纳米级测量精度，适用于高端装备制造与精密测试计量领域的精密位移测量。

主权项

1.一种差动式正弦相位调制激光干涉纳米位移测量装置，其特征在于：包括单频激光器(1)、偏振片(2)、分光镜(3)、二分之一玻片(4)、电光相位调制器(5)、第一角锥棱镜(6)、第一偏振分光镜(7)、第二角锥棱镜(8)、第三角锥棱镜(9)、第二偏振分光镜(10)、第一光电探测器(11)和第二光电探测器(12)；单频激光器(1)输出的光束经偏振片(2)后转换为偏振方向与光束传播方向成45°的线偏振光射向分光镜(3)发生透射和反射：分光镜(3)的反射输出光束经二分之一玻片(4)后调制为s偏振光，经电光相位调制器(5)调制后射向第一角锥棱镜(6)发生折返反射，第一角锥棱镜(6)反射的光束再次经过二分之一玻片(4)后变成45°线偏振光并射向分光镜(3)发生透射；分光镜(3)的透射输出光束射向第一偏振分光镜(7)发生反射和透射分别分为s偏振和p偏振的两束正交线偏振光束，经第一偏振分光棱镜(7)反射的s偏振光束射向第二角锥棱镜(8)发生折返反射，经第一偏振分光棱镜(7)透射的p偏振光束射向第三角锥棱镜(9)发生折返反射，第二角锥棱镜(8)反射的s偏振光束和第三角锥棱镜(9)反射的p偏振光束回到第一偏振分光棱镜(7)处并汇合为一束正交线偏振光入射到分光镜(3)发生反射；经二分之一玻片(4)返回的45°线偏振光束与第一偏振分光棱镜(7)返回的正交线偏振光束在分光镜(3)处合束，其中45°线偏振光束的s偏振分量和正交线偏振光束的s偏振光产生干涉形成s偏振干涉信号，45°线偏振光束的p偏振分量和正交线偏振光束的p偏振光产生干涉形成p偏振干涉信号，s偏振干涉信号作为参考干涉信号经第二偏振分光镜(10)反射后由第一光电探测器(11)接收，p偏振干涉信号作为测量干涉信号经第二偏振分光镜(10)透射后由第二光电探测器(12)接收。