[發(fā)明專利]外差一維光柵位移測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011287160.0
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112504131B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吉日嘎蘭圖;尹云飛;李文昊;劉兆武;劉林;白宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 長春中科長光知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

1.一種外差一維光柵位移測量裝置，其特征在于，包括：雙頻激光器、偏振分光棱鏡、第一轉(zhuǎn)折單元、第二轉(zhuǎn)折單元、第一信號接收單元、第二信號接收單元和信號處理系統(tǒng)，所述偏振分光棱鏡設(shè)置在所述雙頻激光器的出射方向上，所述第一轉(zhuǎn)折單元與所述第二轉(zhuǎn)折單元沿所述偏振分光棱鏡的反射方向和透射方向?qū)ΨQ設(shè)置；其中，

所述雙頻激光器發(fā)出兩束正交的頻率分別為f₁和f₂的線偏振光，頻率為f₁的線偏振光經(jīng)所述偏振分光棱鏡反射至所述第一轉(zhuǎn)折單元，再經(jīng)過所述第一轉(zhuǎn)折單元垂直入射至衍射光柵，經(jīng)所述衍射光柵衍射出±1級衍射光，頻率為f₁的±1級衍射光分別經(jīng)所述第一轉(zhuǎn)折單元入射至所述偏振分光棱鏡，經(jīng)所述偏振分光棱鏡透射分別進入所述第一信號接收單元和所述第二信號接收單元；頻率為f₂的線偏振光經(jīng)所述偏振分光棱鏡反射至所述第二轉(zhuǎn)折單元，再經(jīng)過所述第二轉(zhuǎn)折單元垂直入射至所述衍射光柵，經(jīng)所述衍射光柵衍射出±1級衍射光，頻率為f₂的±1級衍射光分別經(jīng)所述第二轉(zhuǎn)折單元入射至所述偏振分光棱鏡，經(jīng)所述偏振分光棱鏡反射分別進入所述第一信號接收單元和所述第二信號接收單元；

所述第一轉(zhuǎn)折單元包括第一平面反射鏡、第一折轉(zhuǎn)元件、第二折轉(zhuǎn)元件和第一四分之一波片；其中，頻率為f₁的線偏振光經(jīng)所述第一平面反射鏡、所述第一四分之一波片垂直入射至所述衍射光柵，衍射出±1級衍射光，+1級衍射光依次經(jīng)所述第一折轉(zhuǎn)元件、所述第一四分之一波片、所述第一平面反射鏡入射至所述偏振分光棱鏡，經(jīng)所述偏振分光棱鏡透射至所述第一信號接收單元；-1級衍射光依次經(jīng)所述第二折轉(zhuǎn)元件、所述第一四分之一波片、所述第一平面反射鏡入射至所述偏振分光棱鏡，經(jīng)所述偏振分光棱鏡透射至所述第二信號接收單元；

所述第二轉(zhuǎn)折單元包括第二平面反射鏡、第三折轉(zhuǎn)元件、第四折轉(zhuǎn)元件和第二四分之一波片；其中，頻率為f₂的線偏振光經(jīng)所述第二平面反射鏡、所述第二四分之一波片垂直入射至所述衍射光柵，衍射出±1級衍射光，+1級衍射光依次經(jīng)所述第三折轉(zhuǎn)元件、所述第二四分之一波片、所述第二平面反射鏡入射至所述偏振分光棱鏡，經(jīng)所述偏振分光棱鏡反射至所述第二信號接收單元；-1級衍射光依次經(jīng)所述第四折轉(zhuǎn)元件、所述第一四分之一波片、所述第二平面反射鏡入射至所述偏振分光棱鏡，經(jīng)所述偏振分光棱鏡反射至所述第一信號接收單元；

頻率為f₁的+1級衍射光與頻率為f₂的-1級衍射光在所述第一信號接收單元內(nèi)干涉形成f₁-f₂的頻率信號，頻率為f₁的-1級衍射光與頻率為f₂的-1級衍射光在所述第二信號接收單元內(nèi)干涉形成f₁-f₂的頻率信號；

信號處理系統(tǒng)對所述第一信號接收單元和所述第二信號接收單元接收到的頻率信號進行差分計算，實現(xiàn)所述衍射光柵單次衍射4倍光學(xué)細分的位移測量。

2.如權(quán)利要求1所述的外差一維光柵位移測量裝置，其特征在于，所述第一折轉(zhuǎn)元件、所述第二折轉(zhuǎn)元件、所述第三折轉(zhuǎn)元件和所述第四折轉(zhuǎn)元件均為雙一維透射光柵、平面反射鏡、角錐棱鏡、直角棱鏡或聚光透鏡。

3.如權(quán)利要求1所述的外差一維光柵位移測量裝置，其特征在于，所述第一信號接收單元包括第一光電接收器和第三四分之一波片，頻率為f₂的-1級衍射光和頻率為f₁的+1級衍射光分別經(jīng)所述第三四分之一波片進入所述第一光電接收器。