[發明專利]基于雙線陣相機的單光束三自由度激光干涉儀

有效

• 申請號: 202110252667.0
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112857209B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 胡鵬程;于亮
• 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

1.一種基于雙線陣相機的單光束三自由度激光干涉儀，包括：單一頻率的第一輸入光束、邁克爾遜干涉結構、雙線陣探測與圖像解耦模塊；

其特征在于：所述邁克爾遜干涉結構包括第一四分之一波片、第二四分之一波片、第一分光面、固定的參考平面反射鏡以及可移動的目標平面反射鏡且所述第一分光面鍍有偏振分光膜；所述第一輸入光束為線偏振激光，入射至邁克爾遜干涉結構后被分成第一測量光束和第一參考光束；第一測量光束被目標平面反射鏡至少反射一次且第一參考光束被參考平面反射鏡至少反射一次；并且第一測量光束和第一參考光束在輸出行進路徑中至少有一部分重合并形成第一單光束空間干涉條紋圖像；

該雙線陣探測與圖像解耦模塊包括第一線陣相機和第二線陣相機；其中第一線陣相機的探測面中心位于所述第一單光束空間干涉條紋圖像的中心位置，第二線陣相機的探測面中心不位于所述第一單光束空間干涉條紋圖像的中心位置；

所述激光干涉儀的三自由度解耦方法可對每一幀所述第一單光束空間干涉條紋圖像實現三自由度信號線性解耦；所述三自由度解耦方法包括：

步驟一，在雙線陣相機探測到的空間干涉條紋圖像中，第一線陣相機選擇經過空間干涉條紋圖像中心的一行作為第一水平獨立分量；第二線陣相機選擇不經過空間干涉條紋圖像中心的一行作為第二水平獨立分量；

步驟二，目標平面反射鏡相對于參考平面反射鏡的位移與第一水平獨立分量的相位呈現出正比規律，對第一水平獨立分量進行離散傅里葉變換后，在信號相位譜中的相應頻率分量上可獲得其相位值，由此相位值可解算出目標平面反射鏡相對于參考平面反射鏡的位移；

步驟三，目標平面反射鏡相對于參考平面反射鏡的偏擺角與第一水平獨立分量的空間頻率呈現出正比規律，對第一水平獨立分量進行離散傅里葉變換后，在信號幅度譜中可以獲得其空間頻率，由此空間頻率可解算出目標平面反射鏡相對于參考平面反射鏡的偏擺角；

步驟四，目標平面反射鏡相對于參考平面反射鏡的俯仰角與第一水平獨立分量和第二水平獨立分量的相位差呈現出正比規律，對第一水平獨立分量和第二水平獨立分量分別進行離散傅里葉變換后，在信號相位譜中的相應頻率分量上可分別獲得其相位值并得到第一水平獨立分量和第二水平獨立分量的相位差，由此相位差可解算出目標平面反射鏡相對于參考平面反射鏡的俯仰角。

2.根據權利要求1所述的基于雙線陣相機的單光束三自由度激光干涉儀，其特征在于：所述固定的參考平面反射鏡的反射面與第一參考光束不垂直，使得第一測量光束和第一參考光束在輸出行進路徑中非共軸傳輸。