[發明專利]基于四標準光軸氣浴的角位移激光干涉儀校準方法與裝置

有效

• 申請號: 201310475918.7
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103499291A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 譚久彬;胡鵬程;毛帥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01B11/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于激光測量技術領域，主要涉及一種激光干涉儀校準方法與裝置。

背景技術

角位移激光干涉儀是精度很高的標準測量技術，廣泛應用于精密和超精密機械加工、微電子裝備、納米技術工業裝備和國防裝備等領域，可以用于微位移部件、移動平臺和光刻機角度變化量的監測。角位移激光干涉儀可以提供很高的測量精度，并且可以動態測量運動中的相對擺角，這是區別其他儀器的獨特優勢，為了保證角位移激光干涉儀測量的準確性，科學有效地對角位移激光干涉儀進行校準非常重要。角位移激光干涉儀的實現是將單光路的線位移激光干涉儀改進成多光路的線位移激光干涉儀，通過測量得到的兩條光路相對光程變化可以獲得一個旋轉角度的變化值。在目前文獻資料中未提出角位移激光干涉儀的校準方法與裝置，但因為角位移激光干涉儀是線位移激光干涉儀測量的衍生方案，所以角位移激光干涉儀校準可以采用線位移激光干涉儀的校準方法：并行式(冷玉國，陶磊，徐健.基于80m測量裝置的雙頻激光干涉儀系統精度及影響因素分析.計量與測試技術，2011，38(9)：47-49)、背對背式(廖澄清，朱小平，王蔚晨，杜華.激光干涉儀測長精度校準方法的研究.現代測量與實驗室管理，2005，1：6-7)和共光路式(Dr-Ing?H.-H.Schussler.Comparison?and?calibration?of?laser?interferometer?systems.Measurement，1985，3(4)：175-184)，因此角位移激光干涉儀校準裝置也會有線位移激光干涉儀校準裝置的缺點：較大的阿貝誤差、嚴重的空氣折射率不一致性和不是準確意義上兩套激光干涉儀進行校準。

發明內容

針對上述現有角位移激光干涉儀校準裝置中較大的阿貝誤差、嚴重的空氣折射率不一致性和不是準確意義上兩套激光干涉儀進行校準的問題，本發明提出和研發了基于四標準光軸氣浴的角位移激光干涉儀校準方法與裝置，該發明使標準測量光束與被校準激光干涉儀測量光束垂直距離很小，從而可以減小阿貝誤差、減小空氣折射率不一致性的影響，并且是準確意義上兩套激光干涉儀進行校準。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種基于四標準光軸氣浴的角位移激光干涉儀校準方法，該方法步驟如下：

(1)標準激光干涉儀激光器的輸出光經四軸中空激光干涉鏡組形成相互平行的四條標準測量光束，并都入射到有中間孔的平面鏡上，在垂直于四條標準測量光束的平面內，第一條與第二條標準測量光束投影位置點之間的連接線段M長為A，第三條與第四條標準測量光束投影位置點之間的連接線段N長為B，兩連接線段相交，每條標準測量光束中帶有平面鏡位移信息的部分光被反射回四軸中空激光干涉鏡組后，根據從四軸中空激光干涉鏡組中獲得的干涉信號，得到連接線段M所在直線與連接線段N所在直線分別與有中間孔的平面鏡入射面夾角的變化值arctan((a₁-a₂)/A)、arctan((b₁-b₂)/B)，其中，a₁、a₂、b₁和b₂分別為有中間孔的平面鏡上第一條、第二條、第三條和第四條標準測量光束入射區域的線位移測量值；

(2)被校準激光干涉儀激光器的輸出光經被校準激光干涉儀干涉鏡組形成相互平行的四條被校準激光干涉儀測量光束，被校準激光干涉儀四條測量光束都穿過四軸中空激光干涉鏡組的中間通孔，與四條標準測量光束平行，并都入射到被校準激光干涉儀平面反射鏡上，在垂直于四條標準測量光束的平面內，第一條與第二條被校準激光干涉儀測量光束投影位置點之間的連接線段m長為C，第三條與第四條被校準激光干涉儀測量光束投影位置點之間的連接線段n長為D，連接線段m與連接線段M共線，連接線段n與連接線段N共線，四條帶有被校準激光干涉儀平面反射鏡位移信息的被校準激光干涉儀測量光束反射回被校準激光干涉儀干涉鏡組后，根據從被校準激光干涉儀干涉鏡組中獲得的干涉信號，得到連接線段m所在直線與連接線段n所在直線分別與被校準激光干涉儀平面反射鏡入射面夾角的變化值arctan((c₁-c₂)/C)、arctan((d₁-d₂)/D)，其中，c₁、c₂、d₁和d₂分別為被校準激光干涉儀平面反射鏡上第一條、第二條、第三條和第四條被校準激光干涉儀測量光束入射區域的線位移測量值；