[發明專利]MEMS掃描2μm激光外差干涉儀光學系統及其裝調方法

有效

• 申請號: 201310172623.2
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103278087A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 高龍;鄭永超;陶宇亮;王遨游
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G02B7/02;G02B7/182;G02B7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.MEMS掃描2μm激光外差干涉儀光學系統，其特征在于：包括2μm光纖激光器（1）、光纖分束器（2）、聲光移頻器（3）、格林透鏡（4）、第一透鏡（5）、第二透鏡（6）、偏振分束棱鏡（7）、λ/4波片（8）、MEMS陣鏡（9）、F-Theta透鏡（10）、反射鏡（11）、光纖接收準直器（12）、衰減器（13）、光纖合束器（14）、在線式起偏器（15）、光電探測器（16）、示波器（17）；2μm光纖激光器（1）通過光纖分束器（2）分為測試光束和參考光束，測試光束通過聲光移頻器（3）、格林透鏡（4）將測試光束從光纖空間轉移到自由空間，而后依次經過第一透鏡（5）、第二透鏡（6）、偏振分束棱鏡（7）、λ/4波片（8）、MEMS陣鏡（9）、F-Theta透鏡（10）后到達反射鏡（11），經反射鏡（11）反射后測試光束沿原光路返回至偏振分束棱鏡（7）；偏振分束棱鏡（7）將返回的測試光束反射進光纖接收準直器（12）；從光纖分束器（2）分束出來的參考光束經衰減器（13）后與從光纖接收準直器（12）輸出的光束共同耦合進光纖合束器（14），而后經過在線式起偏器（15）使兩束光偏振狀態保持一致，再經光電探測器（16）將光信號轉換為電信號后，由示波器（17）顯示出干涉形成的中頻信號。

2.MEMS掃描2μm激光外差干涉儀光學系統的裝調方法，其特征在于步驟如下：

1）將He-Ne激光器（18）與格林透鏡（4）相連，在格林透鏡（3）后依次放置第一透鏡（5）、第二透鏡（6）、白板（19）；調節第一透鏡（5）和第二透鏡（5）之間的距離，直至當白板（19）在第二透鏡（6）后，距離格林透鏡（3）2m內沿激光傳播方向移動時，白板（19）上顯示的光斑直徑大小始終與He-Ne激光器（18）發射激光直徑大小相等；固定第一透鏡（5）和第二透鏡（6）的位置；

2）撤掉步驟1）中的白板（19），在第二透鏡（6）后依次放置偏振分束棱鏡（7）、λ/4波片（8）、MEMS陣鏡（9）、F-Theta透鏡（10）與反射鏡（11），粗調MEMS陣鏡（9）的垂直俯仰旋鈕和水平俯仰旋鈕直至同時滿足以下兩方面的條件為止：其一，照射在反射鏡（11）上的激光光斑的尺寸和水平高度與從格林透鏡（4）出射的激光光斑的尺寸和高度一致；其二，經λ/4波片（8）透射至MEMS陣鏡（9）上的激光光束與經反射鏡（10）反射回MEMS陣鏡（9）上的激光光束的夾角為90度；滿足條件后固定MEMS陣鏡（9）的垂直俯仰旋鈕和水平俯仰旋鈕位置，在偏振分束棱鏡（7）的水平偏振反射面放置白板（19），同時粗調偏振分束棱鏡（7）的垂直俯仰旋鈕和水平俯仰旋鈕，直至白板（19）上的激光光斑水平高度與從格林透鏡（4）出射的激光光斑水平高度一致后；固定偏振分束棱鏡（7）的垂直俯仰旋鈕和水平俯仰旋鈕位置；

3）將白板（19）放置在F-Theta透鏡（10）與反射鏡（11）之間，調節MEMS陣鏡（9）的外部驅動電路，使MEMS陣鏡（9）依次工作在單點工作模式、橫向掃描模式、縱向掃描模式和二維掃描模式，精調MEMS陣鏡（9）的水平俯仰角度旋鈕和垂直俯仰角度旋鈕直至照射在白板（19）上的激光光斑在以上四種模式下依次為紅色圓斑、水平紅色直線、垂直紅色直線與紅色矩形狀光斑；調好后固定MEMS陣鏡（9）的垂直俯仰旋鈕和水平俯仰旋鈕位置，同時將白板（19）放置于偏振分束棱鏡（7）的水平偏振反射面外一定距離處，精調節偏振分束棱鏡（7）的水平俯仰角度旋鈕和垂直俯仰角度旋鈕直至同時滿足以下兩方面條件為止：其一，照射在白板（19）上的激光光斑在以上四種模式下始終保持紅色圓斑；其二，紅色圓斑的中心高度與從格林透鏡（4）的中心位置高度一致；調好后固定偏振分束棱鏡（7）的水平俯仰角度旋鈕和垂直俯仰角度旋鈕位置，同時撤離白板（19），將光纖接收準直器（12）放置于偏振分束棱鏡（7）反射光的出光方向位置，調節光纖接收準直器（12）的水平俯仰角度旋鈕和垂直俯仰角度旋鈕直至在光纖接收準直器（12）的輸出端觀測到有均勻紅色激光輸出為止；調好后固定光纖接收準直器（12）的水平俯仰角度旋鈕和垂直俯仰角度旋鈕位置；

4）將He-Ne激光器（18）與光纖分束器（2）分離，同時依次將2μm光纖激光器（1）、光纖分束器（2）、聲光移頻器（3）相連，并將聲光移頻器（3）與格林透鏡（4）相連；光纖分束器（2）分出的參考光束經衰減器（13）后與光纖接收準直器（12）輸出的測試光束共同耦合進光纖合束器（14）；在光纖合束器（14）后依次連接在線式起偏器（15）、光電探測器（16）與示波器（17）；調節MEMS陣鏡（9）使MEMS陣鏡（9）分別工作在單點工作、橫向掃描模式、縱向掃描模式和二維掃描模式下，觀察示波器（17）的輸入信號的時域曲線和頻域曲線，調節衰減器（13）直至示波器（17）顯示正弦時域波形為止。