[发明专利]双光轴补偿及气浴式线位移激光干涉仪校准方法与装置

摘要

双光轴补偿及气浴式线位移激光干涉仪校准方法与装置属于激光测量技术领域，本发明将被校准激光干涉仪测量光束穿过双轴中空激光干涉镜组的中间通孔，被校准激光干涉仪测量光束平行置于两条平行标准测量光束中间位置处；标准测量光束与被校准激光干涉仪测量光束垂直距离很小，两条标准测量光束的空气折射率平均值接近被校准激光干涉仪测量光束的空气折射率值；气浴装置形成的稳定气浴环境使空气温度、湿度和气压近似均匀分布，使两条标准测量光束的空气折射率平均值更加接近被校准激光干涉仪测量光束的空气折射率值；目标反射镜反射面表面形貌造成的测量误差补偿到线位移测量结果中，保证线位移测量值的准确性。

主权项

一种双光轴补偿及气浴式线位移激光干涉仪校准方法，其特征在于该方法步骤如下：(1)标准激光干涉仪激光器的输出光经双轴中空激光干涉镜组形成相互平行的两条标准测量光束，两条标准测量光束入射到有中间孔的平面镜上，每条标准测量光束中带有平面镜位移信息的部分光被反射回双轴中空激光干涉镜组后，根据从双轴中空激光干涉镜组中获得的与两条标准测量光束分别对应的两个干涉信号，可以得到有中间孔的平面镜沿标准测量光束方向运动的两个位移值，每条标准测量光束的其余部分光经有中间孔的平面镜透射到两个光束位置探测器上；(2)被校准激光干涉仪激光器的输出光经被校准激光干涉仪干涉镜组形成被校准激光干涉仪测量光束，被校准激光干涉仪测量光束穿过双轴中空激光干涉镜组的中间通孔，与两条标准测量光束平行并共面，被校准激光干涉仪测量光束入射到被校准激光干涉仪反射镜上，在被反射回被校准激光干涉仪干涉镜组后，根据从被校准激光干涉仪干涉镜组中获得的干涉信号，可以得到被校准激光干涉仪反射镜沿标准测量光束方向运动的位移值；(3)气浴装置沿垂直于两条标准测量光束方向吹送匀速气流，形成稳定的气浴环境，在垂直于两条标准测量光束的平面，由两条标准测量光束在该平面投影点构成的线段区域内，气浴环境使空气温度、湿度和气压近似均匀分布，使两条标准测量光束的空气折射率平均值更加接近被校准激光干涉仪测量光束的空气折射率值；(4)两条标准测量光束和被校准激光干涉仪测量光束在目标反射镜入射面上各自的初始入射位置坐标分别为(x1，y1)、(x2,y2)和(x3,y3)，在目标反射镜入射面上每条测量光束的位置坐标经过二维方向的坐标位移(x,y)后，因目标反射镜反射面形貌特征造成的位移测量值分别为函数z1(x1+x,y1+y)、z2(x2+x,y2+y)和z3(x3+x,y3+y)；(5)运动台沿标准测量光束方向往复运动过程中伴有在垂直于标准测量光束平面内任意二维方向的衍生位移，以匀速或非匀速采样速率，同步采样标准激光干涉仪两个测量位移值和被校准激光干涉仪测量位移值，分别为S1、S2和S3，两个光束位置探测器同步探测到两条标准测量光束光斑在目标反射镜入射面上二维方向的衍生坐标位移值，求取两个坐标位移值的算术平均值(x’，y’)作为每条测量光束的衍生坐标位移值，将目标反射镜反射面形貌特征造成的位移测量误差补偿到测量位移值中，得到S1—z1(x1+x’，y1+y’)、S2‑z2(x2+x’，y2+y’)和S3‑z3(x3+x’，y3+y’)，取S1—z1(x1+x’，y1+y’)和S2‑z2(x2+x’,y2+y’)的平均值与S3‑z3(x3+x’,y3+y’)作差，得到若干采样测量误差值。