[發明專利]一種新型高精度雙頻同時測量激光外差干涉相位測振光路

有效

• 申請號: 201310452081.4
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103499385A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 陳強華;劉景海;何永熹;羅會甫;蔣弘;吳健;王鋒
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種新型高精度雙頻同時測量激光外差干涉相位測振光路，包括：雙頻激光源（101）、第一半透半反鏡（102）、第二半透半反鏡（103）、待測樣品（104）、半波片（105）、全反射鏡（106）、第三半透半反鏡（107）、偏振分光鏡（108）、第一探測器（109）、第二探測器（110）、相位測量儀（111）；其特征在于：

雙頻激光源（101）發出一對偏振相互正交的線偏振光，其平行和垂直紙面的頻率分量分別為f1和f2，光束經第一半透半反鏡（102）后被分為兩部分，兩部分光均含有f1和f2頻率分量，其中反射光入射至第三半透半反鏡（107），透射光通過第二半透半反鏡（103）后入射至振動的待測樣品（104）表面；由于多普勒效應，從待測樣品（104）表面反射回的光束其頻率分量變為分別變為（f1+△f）和（f2+△f），反射光被第二半透半反鏡（103）反射后通過一個半波片（105），半波片（105）的快軸位置設置為與垂直方向呈45°，因此光束經過半波片（105）后，原偏振分量均發生90°旋轉，偏振狀態變為平行分量為（f2+△f）而垂直分量為（f1+△f）；光束繼續入射到全反射鏡（106），被其反射并透射通過第三半透半反鏡（107），與被第三半透半反鏡（107）反射的來自第一半透半反鏡（102）含有f1、f2頻率分量的光束合并形成一束光，此時平行偏振態含有f1和（f2+△f）兩個頻率分量而垂直偏振態含有（f1+△f）和f2兩個頻率分量；該光束入射至偏振分光鏡（108）后被分為兩部分，水平偏振態的兩個頻率分量透射后被第一探測器（109）接收形成頻率為（f1-f2-△f）的第一測量信號，垂直偏振態的兩個頻率分量反射后被第二探測器（110）接收形成頻率為（f1-f2+△f）的第二測量信號，兩路測量信號送入相位測量儀（111）得到二者由于頻差變化2△f引起的相位差變化Δφ，從而測得待測樣品（104）的振動速度、頻率等參數。

2.如權利要求1所述的新型高精度雙頻同時測量激光外差干涉相位測振光路，其特征在于：所述雙頻激光源（101）發出的光具有一對相互正交的線偏振態，兩個線偏振態f1和f2的頻率差值在100kHz-100MHz之間。

3.如權利要求1所述的新型高精度雙頻同時測量激光外差干涉相位測振光路，其特征在于：所述第一半透半反鏡（102）將雙頻激光源（101）發出的光分為均含有f1和f2頻率分量的兩束光，其中反射光入射至第三半透半反鏡（107），透射光進入后續測量光路。

4.如權利要求1所述的新型高精度雙頻同時測量激光外差干涉相位測振光路，其特征在于：所述第二半透半反鏡（103）的作用是部分透射來自第一半透半反鏡（102）含有f1和f2頻率分量的光束，以及部分反射從待測樣品（104）表面反射回的含有（f1+△f）和（f2+△f）頻率分量的光束。

5.如權利要求1所述的新型高精度雙頻同時測量激光外差干涉相位測振光路，其特征在于：從所述待測振動樣品（104）表面反射回的光束其頻率分量由于多普勒效應變為（f1+△f）和（f2+△f）。

6.如權利要求1所述的新型高精度雙頻同時測量激光外差干涉相位測振光路，其特征在于：所述半波片（105）位于第二半透半反鏡（103）和全反射鏡（106）之間，其快軸位置與垂直方向呈45°，因此從第二半透半反鏡（103）反射的光束經過半波片（105）后，原偏振分量均發生90°旋轉，偏振狀態變為平行分量為（f2+△f）而垂直分量為（f1+△f）。

7.如權利要求1所述的新型高精度雙頻同時測量激光外差干涉相位測振光路，其特征在于：所述第三半透半反鏡（107）將從全反射鏡（106）反射并透射通過它的含平行分量為（f2+△f）、垂直分量為（f1+△f）的光束與從第一半透半反鏡（102）及它反射的含平行分量為f1、垂直分量為f2的光束合并形成一束光。

8.如權利要求1所述的新型高精度雙頻同時測量激光外差干涉相位測振光路，其特征在于：所述偏振分光鏡（108）將來自于第三半透半反鏡（107）的光束分為兩部分，水平偏振態的兩個頻率分量透射后被第一探測器（109）接收形成頻率為（f1-f2-△f）的第一測量信號，垂直偏振態的兩個頻率分量反射后被第二探測器（110）接收形成頻率為（f1-f2+△f）的第二測量信號。

9.如權利要求1所述的新型高精度雙頻同時測量激光外差干涉相位測振光路，其特征在于：所述相位測量儀（111）接收第一和第二測量信號，測量二者由于頻差變化2△f引起的的相位差變化