鏡分光式零差激 光測(cè)振儀的光路原理圖的一個(gè)實(shí)施例；
[0027] 圖2為第一、二渥拉斯特棱鏡安裝角度的一個(gè)實(shí)施例；
[0028] 圖中，1激光器、2第一四分之一波片、3第一消偏振分光鏡、4測(cè)量鏡、5第二四分之 一波片、6參考鏡、7第一渥拉斯特棱鏡、8第二渥拉斯特棱鏡、9第一光電探測(cè)器、10第二光 電探測(cè)器、11第三光電探測(cè)器、12第四光電探測(cè)器、13干涉部分、14探測(cè)部分、15第一光束、 16第二光束、17第三光束、18第四光束、19第五光束、20第六光束、21第一 〇光、22第一e 光、23第二〇光、24第二e光。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，并給出實(shí)施例。
[0030] 一種無(wú)正交誤差的雙路線偏振干涉和雙渥拉斯特棱鏡分光式零差激光測(cè)振儀，由 干涉部分13和探測(cè)部分14組成，所述干涉部分13由激光器1、第一消偏振分光鏡3、測(cè)量 鏡4、第二四分之一波片5、參考鏡6組成；激光器1發(fā)出線偏振光，經(jīng)第一消偏振分光鏡3 進(jìn)行分光，反射光形成第一光束15作為測(cè)量光，透射光形成第二光束16作為參考光；第一 光束15經(jīng)測(cè)量鏡4反射后，再經(jīng)第一消偏振分光鏡3反射形成第三光束17和透射形成第 四光束18 ;第二光束16經(jīng)過(guò)第二四分之一波片5后變成圓偏振光，經(jīng)參考鏡6反射后再次 經(jīng)過(guò)第二四分之一波片5變成線偏振光，然后經(jīng)第一消偏振分光鏡3透射形成第五光束19 和反射形成第六光束20 ;第三光束17、第五光束19為光路重合、且偏振方向正交的線偏振 光，第四光束18、第六光束20為光路重合、且偏振方向正交的線偏振光；所述探測(cè)部分由第 一四分之一波片2、第一渥拉斯特棱鏡7、第二渥拉斯特棱鏡8、第一光電探測(cè)器9、第二光電 探測(cè)器10、第三光電探測(cè)器11和第四光電探測(cè)器12組成，第三光束17、第五光束19經(jīng)第 一渥拉斯特棱鏡7分成第一 〇光21、第一e光22,分別被第一光電探測(cè)器9、第二光電探測(cè) 器10接收；第四光束18、第六光束20先經(jīng)第一四分之一波片2后，被第二渥拉斯特棱鏡8 分成第二〇光23、第二e光24,分別被第三光電探測(cè)器11、第四光電探測(cè)器12接收。
[0031] 所述激光器1為穩(wěn)頻激光器。
[0032] 所述測(cè)量鏡4、參考鏡6為角錐反射鏡。
[0033] 圖1給為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例中，激光器1采用經(jīng)過(guò)穩(wěn)頻的He-Ne激 光器，波長(zhǎng)為632. 8nm，噪聲<0. 05%rms，輸出功率為lmW，偏振化為1000 : 1，在空間坐 標(biāo)系xyz內(nèi)，激光器1發(fā)出線偏振光，偏振方向?yàn)閤軸，即為P光，因此其瓊斯矢量表達(dá)式為
但具有一定極化角。P光經(jīng)第一消偏振分光鏡3等比例分光，反射光形成作為測(cè)量 光的P分量的第一光束15,透射光形成作為參考光的P分量的第二光束16。根據(jù)反射鏡的 瓊斯矩陣表達(dá)式
，可得，反射光相對(duì)入射光沿y軸振動(dòng)方向具有180°的相移。在測(cè) 量臂上，P分量的第一光束15經(jīng)測(cè)量鏡4反射后還是P分量，然后經(jīng)第一消偏振分光鏡3反 射形成第三光束17和透射形成第四光束18。在參考臂上，第二四分之一波片5放置在xy 平面內(nèi)，其存在的相位延遲誤差為Ji/250,當(dāng)?shù)诙姆种徊ㄆ?的快軸與x軸成45°時(shí)， 第二光束16先經(jīng)過(guò)第二四分之一波片變成圓偏振光，經(jīng)參考鏡6反射后，再經(jīng)第二四分之 一波片變成S分量，然后經(jīng)第一消偏振分光鏡3透射形成第五光束19和反射形成第六光束 20。第三、五光束17、19為光路重合、且偏振方向正交的線偏振光，第四、六光束18、20為光 路重合、且偏振方向正交的線偏振光。在探測(cè)部分14,第三光束17和第五光束19被第一渥 拉斯特棱鏡7分成第一 〇光21和第一e光22,分別被第一、二光電探測(cè)器9、10接收，第四 光束18和第六光束20先經(jīng)快軸與z軸成45°的第一四分之一波片2后，被第二渥拉斯特 棱鏡8分成第二〇光23和第二e光24,分別被第一、二光電探測(cè)器11、12接收。消偏振分 光鏡并不能保證嚴(yán)格意義上的按50 : 50分光，其透射率一般略大于反射率。
[0034] 本實(shí)施例中，光電探測(cè)器采用SiPIN類型的二象限光電探測(cè)器，光敏區(qū)大小為 10mmX10mm，靈敏度為0. 45A/W(A= 632. 8nm)，二象限光電探測(cè)器的兩個(gè)象限分別作為第 一、二光電探測(cè)器9、10;同理，采用另一個(gè)二象限光電探測(cè)器的兩個(gè)象限作為第三、四光電 探測(cè)器11、12。
[0035] 本實(shí)施例中，通過(guò)調(diào)整第一四分之一波片2的快軸與z軸的角度和第二四分之一 波片5的快軸與x軸的角度，繞z軸旋轉(zhuǎn)第一渥拉斯特棱鏡7的空間角度，以及繞x軸旋轉(zhuǎn) 第二渥拉斯特棱鏡8的空間角度，可使第一、三、二、四光電探測(cè)器9、11、10、12接收到的干 涉信號(hào)的相位相對(duì)關(guān)系分別為0°、90°、180°和270°，同時(shí)使第一、二光電探測(cè)器9、10 接收到的干涉信號(hào)的直流偏置相等、第三、四光電探測(cè)器11、12接收到的干涉信號(hào)的直流 偏置相等。由于消偏振分光鏡3的透射率略微大于其反射率，因此第一、二光電探測(cè)器9、 10接收到的干涉信號(hào)的交流振幅略小于第三、四光電探測(cè)器11、12的交流振幅。因此，當(dāng)?shù)?一、二光電探測(cè)器9、10接收到的干涉信號(hào)相減、第三、四光電探測(cè)器11、12接收到的干涉信 號(hào)相減后，可獲得兩路無(wú)直流偏置、無(wú)正交誤差的正交信號(hào)，在振幅修正后，最終得到兩路 正交信號(hào)的李薩如圖為一理想的中心在原點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)圓。
[0036]圖2為第一、二渥拉斯特棱鏡安裝角度的實(shí)施例。以第二渥拉斯特棱鏡8為例，第 四、六光束18、20垂直入射到第二渥拉斯特棱鏡8的第一塊棱鏡，由于第二塊棱鏡的光軸相 對(duì)于第一塊棱鏡轉(zhuǎn)過(guò)了 90°，因此光束在第一塊棱鏡與第二塊棱鏡的截面處，〇光和e光的 傳播方向發(fā)生了改變。理想上，第二渥拉斯特棱鏡8繞x軸旋轉(zhuǎn)了 45°。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無(wú)正交誤差的雙路線偏振干涉和雙渥拉斯特棱鏡分光式零差激光測(cè)振儀，由干 涉部分（13)和探測(cè)部分（14)組成，其特征在于：所述干涉部分（13)由激光器（1)、第一消 偏振分光鏡（3)、測(cè)量鏡（4)、第二四分之一波片（5)、參考鏡（6)組成；激光器（1)發(fā)出線 偏振光，經(jīng)第一消偏振分光鏡（3)進(jìn)行分光，反射光形成第一光束（15)作為測(cè)量光，透射光 形成第二光束（16)作為參考光；第一光束（15)經(jīng)測(cè)量鏡（4)反射后，再經(jīng)第一消偏振分光 鏡（3)反射形成第三光束（17)和透射形成第四光束（18);第二光束（16)經(jīng)過(guò)第二四分之 一波片（5)后變成圓偏振光，經(jīng)參考鏡（6)反射后再次經(jīng)過(guò)第二四分之一波片（5)變成線 偏振光，然后經(jīng)第一消偏振分光鏡（3)透射形成第五光束（19)和反射形成第六光束（20); 第三光束（17)、第五光束（19)為光路重合、且偏振方向正交的線偏振光，第四光束（18)、第 六光束（20)為光路重合、且偏振方向正交的線偏振光；所述探測(cè)部分由第一四分之一波片 (2)、第一渥拉斯特棱鏡（7)、第二渥拉斯特棱鏡（8)、第一光電探測(cè)器（9)、第二光電探測(cè)器 (10)、第三光電探測(cè)器（11)和第四光電探測(cè)器（12)組成，第三光束（17)、第五光束（19)經(jīng) 第一渥拉斯特棱鏡（7)分成第一 〇光（21)、第一e光（22)，分別被第一光電探測(cè)器（9)、第 二光電探測(cè)器（10)接收；第四光束（18)、第六光束（20)先經(jīng)第一四分之一波片（2)后，被 第二渥拉斯特棱鏡（8)分成第二〇光（23)、第二e光（24)，分別被第三光電探測(cè)器（11)、第 四光電探測(cè)器（12)接收。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)正交誤差的雙路線偏振干涉和雙渥拉斯特棱鏡分光式零 差激光測(cè)振儀，其特征在于：所述激光器（1)為穩(wěn)頻激光器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)正交誤差的雙路線偏振干涉和雙渥拉斯特棱鏡分光式零 差激光測(cè)振儀，其特征在于：所述測(cè)量鏡（4)、參考鏡（6)為角錐反射鏡。
【專利摘要】無(wú)正交誤差的雙路線偏振干涉和雙渥拉斯特棱鏡分光式零差激光測(cè)振儀屬于激光干涉測(cè)量領(lǐng)域；干涉部分通過(guò)一個(gè)四分之一波片和消偏振分光鏡NBS產(chǎn)生雙路偏振方向正交、光路重合的線偏振參考光和線偏振測(cè)量光，探測(cè)部分參考光和測(cè)量光通過(guò)兩個(gè)繞光束空間旋轉(zhuǎn)角度成特定關(guān)系的渥拉斯特棱鏡產(chǎn)生四路相位相差90°的光電信號(hào)，從而從光路結(jié)構(gòu)與原理上獲得抑制非線性誤差的突出特性；本發(fā)明采用較少的光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)四通道零差正交激光干涉測(cè)量，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)方案中光路存在偏振泄露與偏振混疊，輸出信號(hào)存在直流偏置誤差與非正交誤差，測(cè)量結(jié)果非線性誤差顯著等問(wèn)題，在超精密振動(dòng)測(cè)量領(lǐng)域具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類】G01B9/02, G01H9/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104897047
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510341862
【發(fā)明人】譚久彬, 何張強(qiáng), 崔俊寧
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日