[發(fā)明專利]一種使用雙頻激光的三維光柵位移測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310674590.1
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103644848A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林杰;關(guān)健;金鵬;譚久彬
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

1.一種使用雙頻激光的三維光柵位移測量系統(tǒng)，其特征在于：包括出射端接光纖的雙頻激光器（1）、分光部件（2）、偏振分光棱鏡（31）、測量臂四分之一波片（32）、測量臂折光元件（33）、參考臂四分之一波片（34）、參考臂折光元件（35）、二維反射式參考光柵（36）、光電探測及信號處理部件（4）和二維反射式測量光柵（5）；

所述二維反射式測量光柵（5）的x方向周期和y方向周期均為d₁，二維反射式參考光柵（36）的x方向周期和y方向周期均為d₂；所述測量臂折光元件（33）的x方向折光角度和y方向折光角度均為θ_i1，參考臂折光元件（35）的x方向折光角度和y方向折光角度均為θ_i2，且分別滿足2d₁sinθ_i1=±m(xù)λ₁、2d₂sinθ_i2=±m(xù)λ₂，式中λ₁、λ₂分別為出射端接光纖的雙頻激光器（1）射出的兩個(gè)頻率光波的波長、m為衍射級次；

所述出射端接光纖的雙頻激光器（1）射出的雙頻激光經(jīng)過分光部件（2）分成四束光強(qiáng)相等的平行光，其中兩束光的傳播方向與xoy平面平行、另兩束光的傳播方向與xoz平面平行，這四束平行光經(jīng)過偏振分光棱鏡（31）后分為傳播方向偏轉(zhuǎn)90度的波長為λ₁的測量光和沿原方向傳播的波長為λ₂的參考光，測量光的偏振方向與參考光的偏振方向垂直；

測量光的四束平行光經(jīng)過快軸方向與測量光偏振方向呈45度的測量臂四分之一波片（32）后，均被測量臂折光元件（33）偏折，偏折后的四束測量光中兩束光的傳播方向平行于yoz平面、另兩束光的傳播方向平行于xoz平面，傳播方向平行于yoz平面的兩束測量光入射至二維反射式測量光柵（5）并分別被衍射為y方向的+m級衍射測量光和-m級衍射測量光，傳播方向平行于xoz平面的兩束測量光入射至二維反射式測量光柵（5）并分別被衍射為x方向的+m級衍射測量光和-m級衍射測量光，四束衍射測量光分別沿各自入射光傳播方向的反方向傳播，并再次經(jīng)過測量臂折光元件（33）、測量臂四分之一波片（32）和偏振分光棱鏡（31）后，入射至光電探測及信號處理部件（4）；

參考光的四束平行光經(jīng)過快軸方向與參考光偏振方向呈45度的參考臂四分之一波片（34）后，均被參考臂折光元件（35）偏折，偏折后的四束參考光中兩束光的傳播方向平行于xoy平面、另兩束光的傳播方向平行于xoz平面，傳播方向平行于xoy平面的兩束參考光入射至二維反射式參考光柵（36）并分別被衍射為y方向的+m級衍射參考光和-m級衍射參考光，傳播方向平行于xoz平面的兩束參考光入射至二維反射式參考光柵（36）并分別被衍射為x方向的+m級衍射參考光和-m級衍射參考光，四束衍射參考光分別沿各自入射光傳播方向的反方向傳播，并再次經(jīng)過參考臂折光元件（35）、參考臂四分之一波片（34）和偏振分光棱鏡（31）后，入射至光電探測及信號處理部件（4）；

x方向的兩束衍射測量光和x方向的兩束衍射參考光在光電探測及信號處理部件（4）表面形成兩組干涉拍頻信號，y方向的兩束衍射測量光和y方向的兩束衍射參考光在光電探測及信號處理部件（4）表面形成另兩組干涉拍頻信號；當(dāng)其他元件不動(dòng)、二維反射式測量光柵（5）沿x軸、y軸和z軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，光電探測及信號處理部件（4）分別輸出x方向、y方向和z方向的直線位移。