[發(fā)明專利]基于陣列式探測器的單光束三自由度外差激光干涉儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110252682.5
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112857210B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于亮;蘇曉博;林雄磊;胡鵬程
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)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

1.一種基于陣列式探測器的單光束三自由度外差激光干涉儀，包括：共軸傳輸且頻率不同的第一輸入光束和第二輸入光束、邁克爾遜干涉結(jié)構(gòu)、陣列式探測與信號解耦模塊；

其特征在于：所述邁克爾遜干涉結(jié)構(gòu)包括第一四分之一波片、第二四分之一波片、第一分光面、第二分光面、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非偏振分光膜，所述第二分光面鍍有偏振分光膜；所述第一輸入光束和第二輸入光束分別為豎直線偏振激光和水平線偏振激光，入射至第一分光面后其反射光束形成參考干涉信號且被光電接收器接收為參考干涉光強信號，其透射光束繼續(xù)入射至第二分光面分別形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外差干涉信號；

所述陣列式探測與信號解耦模塊由上位機、光電接收器以及陣列式探測器組成；

采用三自由度解耦方法對第一單光束外差干涉信號實現(xiàn)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，陣列式探測器的每一個探測通道接收第一單光束外差干涉信號并轉(zhuǎn)換為第一單光束外差干涉光強信號，規(guī)定光強信號I(x,y)為位于第x行、第y列的探測通道探測到的第一單光束外差干涉光強信號分量；

步驟二，由任意一行所有探測通道探測到的第一單光束外差干涉光強信號分量同時與參考干涉光強信號進行解算得到的攜帶有目標平面反射鏡多普勒頻移的相位差，解算出目標平面反射鏡相對于參考平面反射鏡的偏擺角；

步驟三，由任意一列或任意兩行的所有探測通道探測到的第一單光束外差干涉光強信號分量同時與參考干涉光強信號進行解算得到的攜帶有目標平面反射鏡多普勒頻移的相位差，解算出目標平面反射鏡相對于參考平面反射鏡的俯仰角；

步驟四，由所有探測通道探測到的第一單光束外差干涉光強信號分量同時與參考干涉光強信號解算得到的攜帶有目標平面反射鏡多普勒頻移的相位差，由正比關(guān)系解算出目標平面反射鏡相對于參考平面反射鏡的位移。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于陣列式探測器的單光束三自由度外差激光干涉儀，其特征在于：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從不共軸傳輸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于陣列式探測器的單光束三自由度外差激光干涉儀，所述的陣列式探測與信號解耦模塊，包括探測通道分布為m×n的陣列式探測器，其中m為探測通道縱向分布數(shù)量，即行數(shù)，n為探測單元橫向分布數(shù)量，即列數(shù)，其特征在于：行數(shù)m和列數(shù)n均大于等于4，且陣列式探測器的探測通道探測第一測量光束和第一參考光束在輸出路徑形成的第一單光束外差干涉信號。