[發明專利]一種基于復合式光柵的微位移傳感器

有效

• 申請號: 202010523030.6
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111536883B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 辛晨光;李孟委;亓杰;張瑞;金麗
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 太原榮信德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14119
• 代理人: 楊凱;連慧敏

1.一種基于復合式光柵的微位移傳感器，其特征在于：包括激光器(1)、分束光柵(2)、第一反射鏡(31)、第二反射鏡(32)、第三反射鏡(33)、分束鏡(4)、干涉儀探測器(5)、上層光柵(6)、位移反射鏡(7)、第一下層光柵(81)、第二下層光柵(82)、第一探測器(91)、第二探測器(92)，所述激光器(1)的下方設置有分束光柵(2)，所述分束光柵(2)的正一級衍射光路和負一級衍射光路上分別設置有第一反射鏡(31)、第二反射鏡(32)，所述第二反射鏡(32)的反射光路上設置有第三反射鏡(33)，所述第三反射鏡(33)的反射光路上設置有分束鏡(4)，所述分束鏡(4)的透射光路上設置有位移反射鏡(7)，所述干涉儀探測器(5)設置在分束鏡(4)的一側，所述第一反射鏡(31)的反射光路上設置有上層光柵(6)，所述上層光柵(6)的下方設置有第一下層光柵(81)、第二下層光柵(82)，所述第一下層光柵(81)、第二下層光柵(82)并列設置，所述第一下層光柵(81)的下方設置有第一探測器(91)，所述第二下層光柵(82)的下方設置有第二探測器(92)；所述激光器(1)發出的光經分束光柵(2)衍射出正一級衍射光和負一級衍射光，所述正一級衍射光經第一反射鏡(31)反射后垂直入射上層光柵(6)，經上層光柵(6)衍射后產生Talbot像，所述Talbot像區域內放置第一下層光柵(81)、第二下層光柵(82)，所述第一下層光柵(81)、第二下層光柵(82)透過的光束由第一探測器(91)、第二探測器(92)接收；所述負一級衍射光經第二反射鏡(32)反射后垂直入射分束鏡(4)，經分束鏡(4)分出反射光和透射光，所述反射光入射到第三反射鏡(33)，所述透射光入射到位移反射鏡(7)上，所述第三反射鏡(33)、位移反射鏡(7)的反射光再經分束鏡(4)透射和反射后光路重合，產生的干涉光束由干涉儀探測器(5)接收。

2.根據權利要求1所述的一種基于復合式光柵的微位移傳感器，其特征在于：所述上層光柵(6)與位移反射鏡(7)并列設置在底座(10)上。

3.根據權利要求1所述的一種基于復合式光柵的微位移傳感器，其特征在于：所述第一下層光柵(81)、第二下層光柵(82)的基底厚度相差四分之一個Talbot像的長度。

4.根據權利要求1所述的一種基于復合式光柵的微位移傳感器，其特征在于：所述分束光柵(2)、上層光柵(6)、第一下層光柵(81)、第二下層光柵(82)的材料均采用Si，所述分束光柵(2)、上層光柵(6)、第一下層光柵(81)、第二下層光柵(82)的光柵占空比為0.5，所述分束光柵(2)、上層光柵(6)、第一下層光柵(81)、第二下層光柵(82)的光柵周期均為800nm。

5.根據權利要求1所述的一種基于復合式光柵的微位移傳感器，其特征在于：所述分束光柵(2)的光柵厚度為200nm，所述上層光柵(6)的光柵厚度為766nm。

6.根據權利要求1所述的一種基于復合式光柵的微位移傳感器，其特征在于：所述激光器(1)的波長為0.635μm，所述激光器(1)的功率為1.2mW。

7.根據權利要求1所述的一種基于復合式光柵的微位移傳感器，其特征在于：所述干涉儀探測器(5)的測量分辨率為317.5nm。