[发明专利]偏振复用相位调制型激光自混合二维干涉仪及其测量方法

权利要求书

1.偏振复用相位调制型激光自混合二维干涉仪，其特征在于，包括：

输出圆偏振光的双纵模激光器，将圆偏振光分解为两个正交偏振的线偏振光的偏振分光棱镜，依次放置在第一光路上的第一电光相位调制器、第一光线密度滤波器和第一待测目标，依次放置在第二光路上的第二电光相位调制器、第二光线密度滤波器和第二待测目标，位于第一光路上第一电光相位调制器和第一光线密度滤波器之间或第二光路上第二电光相位调制器和第二光线密度滤波器之间的普通分光棱镜，以及用来探测普通分光棱镜折射出的光强信号并输出被探测信号波形的光电探测器；所述第一电光相位调制器和第二电光相位调制器的调制频率不同；所述光电探测器与信号采集和相位计算系统电连接，所述信号采集和相位计算系统用于根据采集的光强信号进行谐波分析和相位解调得出被测目标相位，进而得到位移。

2.根据权利要求1所述的偏振复用相位调制型激光自混合二维干涉仪，其特征在于，所述信号采集和相位计算系统包括：

低通滤波放大电路，与光电探测器相连，进行信号滤波与放大；

数据采集卡，用于采集滤波放大后的信号实现模数转换；

以及计算机模块，用于提取所采集到的光强信号中的两个光路的一次谐波分量和二次谐波分量，基于谐波分量实现相位解调。

3.根据权利要求2所述的偏振复用相位调制型激光自混合二维干涉仪，其特征在于，所述计算机模块包括：

带通滤波器组单元，包括四个带通滤波器，分别输出第一光路的一次谐波分量I_o1和二次谐波分量I_o2，以及第二光路的一次谐波分量I_e1和二次谐波分量I_e2；

除法单元，用于根据公式和计算得到两种谐波分量的幅值曲线，其中ω_o、ω_e为两个光路的相移角频率，ω_o≠ω_e；

反正切单元，用于根据公式和计算得到两个光路的相位；

以及，位移计算单元，用于根据公式和计算得到两个光路的测量位移。

4.根据权利要求1-3任一项所述的偏振复用相位调制型激光自混合二维干涉仪的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)给双纵模激光器稳定供应5mA电流，使其输出可见的红色圆偏振光，旋转激光器使得输出的两个偏振态分别位于水平和垂直方向；

(2)调整偏振分光棱镜，使得入射光与棱镜的中间层有45°夹角，o光在水平方向穿过偏振态同为水平方向的第一电光相位调制器，e光在垂直方向穿过偏振态垂直的第二电光相位调制；

(3)o光穿过第一光线密度滤波器到达第一待测目标，被原路反射回激光管；e光穿过第二光线密度滤波器到达第二待测目标，沿原路返回激光器；在o光路或e光路中的普通分光棱镜将光强信号折射至光电探测器；

(4)光电探测器输出的光强信号输入信号采集和相位计算系统进行处理，经滤波放大、模数转换、谐波幅值提取、反正切运算和解包裹得到第一待测目标与第二待测目标的相位和位移。