CN100451536C - 准共路式微片激光器回馈干涉仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于精密位移测量技术领域，特别适用于非配合目标的非接触式测量，其特征在于，包含：微片激光器，依次放置在其发射端轴线上的透镜和分光镜；依次放置在分光镜透射光路上两个声光移频器、挡光板、会聚透镜、参考反射镜；放置在分光镜反射光路上光电探测器；两个正弦信号发生源，输出端分别和两个声光移频器的输入端相连，分别输出频率为Ω₁和Ω₂的驱动信号；参考电信号发生电路，两个输入端分别和两个正弦信号发生源的输出端相连，输出频率分别为Ω和2Ω的两路参考电信号，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂；两个正交相敏检波器，各自的两个输入端分别和光电探测器和参考电信号发生电路的输出端相连。它可有效降低回馈干涉仪的死程误差，极大的提高其抗环境干扰能力。

Description

准共路式微片激光器回馈干涉仪

技术领域

本发明属于精密位移测量技术领域，特别适用于非配合目标的非接触式精密位移测量。

背景技术

激光干涉仪是目前精密位移测量和长度计量的主要工具；它以激光波长作为位移或长度测量的基准，能够直接溯源到长度计量国际基准；通过各种相位细分技术，激光干涉仪可以实现非常高的位移测量分辨率。但是，激光干涉仪在测量过程中要有目标靶镜作为配合物，目标靶镜通常是四面体反射镜，它体积较大。很多应用场合下待测物是非配合物，而且，不能将目标靶镜固定在待测物上，例如，微小器件的位移测量，材料变形特性测量等。激光干涉仪不适合于非配合目标的位移精密测量。

1963年，King首次发现当一个外部反射镜将CO₂激光器的部分输出光耦合回谐振腔时，反射镜的运动会引起激光器输出功率的调制，类似于传统的双光束干涉现象，即一个条纹移动对应反射镜移动半个激光波长，此即激光回馈现象，也称自混合干涉现象。基于激光回馈现象已经开展了大量激光回馈干涉仪的研究，其中所用激光器主要为半导体激光器和HeNe激光器。

近年来B类微片激光器的回馈现象引起人们的注意，这主要因为微片激光器具有非常高的光回馈灵敏度，即在一定的条件下非常微弱的回馈光即可引起微片激光器光功率产生一定幅度的调制。这种高灵敏度特性特别适用于非配合目标的非接触式精密位移检测。

图1为法国研究人员Eric Lacot等人在Physical Review A第70卷053824页报导的基于微片激光器光回馈位移测量装置。该系统的工作原理为：如图1所示，微片激光器1输出单纵模激光，经过准直透镜2准直后，投射到分光镜3；经过分光镜3的透射光通过声光移频器41后发生衍射，(-1)级衍射光的光频相对于激光器腔内光频(ω)发生偏移，偏移量等于声光移频器41的正弦信号发生源101输出的驱动信号频率(Ω₁)，即(-1)级衍射光的光频变为(ω-Ω₁)；通过声光移频器41之后，未经衍射的光被挡光板121遮挡，(-1)级衍射光进入声光移频器42，此时，它的(+1)级衍射光的光频变化为(ω-Ω)，未经衍射的光又被挡光板122遮挡，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂，Ω₂是声光移频器42的驱动信号频率；此后，频率为(ω-Ω)的激光由会聚透镜5会聚到待测物体7上，一部分反射光又沿着原来的光路返回微片激光器1，形成回馈光；由于反射光在返回过程中再次经过声光移频器41和42，因此，返回微片激光器1时激光频率已变化为(ω-2Ω)；经过移频2Ω的回馈光导致激光器光功率受到调制，调制频率为2Ω，相位和回馈外腔腔长相关；微片激光器1的出射光，经过分光镜3反射后照射到光电探测器8上，得到反映激光功率调制的电信号，形成测量信号。两个驱动信号源101和102输出的电信号经过参考电信号生成电路11后，输出一路频率为2Ω、幅度稳定的正弦信号，作为参考信号。将测量信号和参考信号同时送入正交相敏检波器91，即可测量光功率调制信号的相位变化信息，即回馈光的外腔相位变化量，从而得到待测物体的位移。这种基于微片激光器光回馈相位测量的位移测量方法有两个优点：微弱的反射光即可产生一定幅度的功率调制，则待测目标的反射率可以很低，它可以进行非配合目标的非接触测量；所采用的外差式相位测量方法可以实现高分辨率的相位测量，实验中位移分辨率优于10nm。

但是，普通的光回馈相位测量方法在实际测量中无法避免死程误差的负面影响。由于整个回馈外腔都属于死程，则空气折射率波动，温度变化引起的元器件变形以及激光器自身的不稳定等因素都会导致回馈光的外腔相位发生漂移，严重影响实际位移测量时系统的分辨率。因此，普通的回馈干涉仪对测量环境和激光器性能具有非常苛刻的要求，不利于其实用化。

发明内容

本发明的目的是提供一种准共路式微片激光器回馈干涉仪，它在保持了微片激光器的高光回馈灵敏度以及外差式光回馈相位测量方法的高分辨率等优点的同时，通过频率复用技术来消除回馈干涉仪的死程带来的负面影响，可以大幅度提高回馈干涉仪的抗环境干扰能力，从而实现一种真正实用的高位移分辨率、高灵敏度的非接触式回馈干涉仪。

本发明所述的准共路式微片激光器回馈干涉仪，其特征在于，它含有：

微片激光器1，输出单纵模激光；

准直透镜2和分光镜3，依次放置在微片激光器1发射端轴线上；

第一声光移频器41，放置在分光镜3的透射光路上，将激光分为两路，一路为未经衍射的光，频率为ω，另一路为-1级衍射光，频率为ω-Ω₁，其中Ω₁是第一声光移频器41的驱动信号频率；

第二声光移频器42，放置在第一声光移频器41的透射光路上，声光移频器42将频率为ω-Ω₁的激光分为两路，一路为未经衍射的光，另一路为+1级衍射光，频率为ω-Ω，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂，Ω₂是声光移频器42的驱动信号频率；

挡光板121，放置在声光移频器42之后，将频率为ω-Ω₁的光遮挡住；

会聚透镜5，放置在声光移频器42之后，与频率为ω-Ω的测量光共轴，将测量光会聚在待测目标7上；

参考反射镜6，放置在会聚透镜5之后，为一个平行玻璃平片，一个端面镀1064nm波长的增透膜，另一端面产生频率为ω的参考光的反射光，并且使得反射光沿着和测量光传播路径平行的方向返回微片激光器1；

光电探测器8，放置在分光镜3的反射光路上；

第一正弦信号发生源101，输出端和声光移频器41的输入端相连，输出频率为Ω₁的驱动信号；

第二正弦信号发生源102，输出端和声光移频器42的输入端相连，输出频率为Ω₂的驱动信号；

参考电信号发生电路11，两个输入端分别和所述正弦信号发生源101和正弦信号发生源102的输出端相连，输出频率分别为Ω和2Ω的两路参考电信号，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂；

第一正交相敏检波器91，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路11的频率为Ω的参考电信号输出端相连，输出参考回馈光的外腔相位变化量，反映死程误差引起的外腔相位漂移量；

第二正交相敏检波器92，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路11的频率为2Ω的参考电信号输出端相连，输出测量回馈光的外腔相位变化量，同时包含了待测目标7的位移和死程误差引起的外腔相位变化量；

正交相敏检波器92和正交相敏检波器91测得的外腔相位变化量之差，即是准确反映待测目标7位移的相位变化量，消除了绝大部分死程误差的影响。

本发明所述的准共路式微片激光器回馈干涉仪，其特征还在于，它含有：

微片激光器1，输出单纵模激光；

准直透镜2和分光镜3，依次放置在该激光器发射端轴线上；

声光移频器41，放置在分光镜3的透射光路上，声光移频器41将激光分为两路，一路为未经衍射的光，频率为ω，另一路为-1级衍射光，频率为ω-Ω，其中Ω是声光移频器41的驱动信号频率；频率为ω-Ω的光即是测量光，直接照射在待测目标7的表面上；

参考反射镜6，为一个平行玻璃平片，一个端面镀1064nm波长的增透膜，另一端面产生频率为ω的参考光的反射光，并且使得反射光沿着和测量光平行的方向返回微片激光器1；

光电探测器8，放置在分光镜3的反射光路上；

正弦信号发生源101，输出端和声光移频器41的输入端相连，输出频率为Ω的驱动信号；

参考电信号发生电路11，输入端和所述正弦信号发生源101的输出端相连，输出频率为2Ω的参考电信号；

第一正交相敏检波器91，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和正弦信号发生源101的频率为Ω的驱动信号输出端相连，输出参考回馈光的外腔相位变化量，反映死程误差引起的外腔相位漂移量；

第二正交相敏检波器92，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路11的频率为2Ω的参考电信号输出端相连，输出测量回馈光的外腔相位变化量，同时包含了待测目标7的位移和死程误差引起的外腔相位变化量；

正交相敏检波器92和正交相敏检波器91测得的外腔相位变化量之差，即是准确反映待测目标7位移的相位变化量，消除了绝大部分死程误差的影响。

本发明所述的准共路式微片激光器回馈干涉仪，其特征还在于，它含有：

微片激光器1，输出单纵模激光；

准直透镜2和分光镜3，依次放置在微片激光器1发射端轴线上；

第一声光移频器41，放置在分光镜3的透射光路上，声光移频器41将激光分为两路，一路为未经衍射的光，频率为ω，另一路为-1级衍射光，频率为ω-Ω₁，其中Ω₁是声光移频器41的驱动信号频率；

第二声光移频器42，放置在第一声光移频器41的透射光路上，声光移频器42将频率为ω-Ω₁的激光分为两路，一路为未经衍射的光，另一路为+1级衍射光，频率为ω-Ω，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂，Ω₂是声光移频器42的驱动信号频率；

第一挡光板121，放置在声光移频器42之后，将频率为ω-Ω₁的光遮挡住；

分光镜13，放置在挡光板121之后，为一平行玻璃平片；

第二挡光板122，放置在分光镜13透射光路上，将频率为ω的参考光遮挡住，频率为ω-Ω的测量光照射在待测目标7上；

第三挡光板123，放置在分光镜13反射光路上，将频率为ω-Ω的测量光遮挡住；

参考反射镜14，放置在第三挡光板123之后，产生频率为ω的参考光的反射光，并且使得反射光沿着和测量光传播路径平行的方向返回微片激光器1；

光电探测器8，放置在分光镜3的反射光路上；

第一正弦信号发生源101，输出端和声光移频器41的输入端相连，输出频率为Ω₁的驱动信号；

第二正弦信号发生源102，输出端和声光移频器42的输入端相连，输出频率为Ω₂的驱动信号；

参考电信号发生电路11，两个输入端分别和所述正弦信号发生源101和正弦信号发生源102的输出端相连，输出频率分别为Ω和2Ω的两路参考电信号，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂；

第一正交相敏检波器91，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路11的频率为Ω的参考电信号输出端相连，输出参考回馈光的外腔相位变化量，反映死程误差引起的外腔相位漂移量；

第二正交相敏检波器92，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路11的频率为2Ω的参考电信号输出端相连，输出测量回馈光的外腔相位变化量，同时包含了待测目标7的位移和死程误差引起的外腔相位变化量；

正交相敏检波器92和正交相敏检波器91测得的外腔相位变化量之差，即是准确反映待测目标7位移的相位变化量，消除了绝大部分死程误差的影响。

本发明具有以下特点及良好效果：

本发明提出的准共路式微片激光器回馈干涉仪，采用频率复用的方法，在微片激光器回馈干涉仪中引入了一路参考回馈光，它的外腔相位变化实时反映了死程误差所引起的外腔相位漂移；由于测量回馈光和参考回馈光在空间上准共路，通过同时检测测量回馈光和参考回馈光的外腔相位变化量，用二者的差来计算待测目标的位移，这样得到的位移测量结果实时的消除了绝大部分的死程误差；因此，本发明使得回馈干涉仪的抗环境干扰能力得到极大提高，可以在普通实验室条件下进行纳米分辨率的位移测量，实用性显著提高。

本发明提出的准共路式微片激光器回馈干涉仪，同时具有高灵敏度和高分辨率的特点，它可以进行非配合目标的非接触式精密位移测量，这可以填补现有激光干涉仪在精密位移测量应用方面的一个空白。

附图说明

图1为微片激光器光回馈位移测量装置原理图；

图2为本发明的准共路式微片激光器回馈干涉仪的实施例1结构图；

图3为本发明的准共路式微片激光器回馈干涉仪的实施例2结构图；

图4为本发明的准共路式微片激光器回馈干涉仪的实施例3结构图；

图5为本发明的实施例1的一组初步测量结果。

具体实施方式

本发明的准共路式微片激光器回馈干涉仪测量原理如下：

单纵模微片激光器输出的光场E(t)为：

E(t)＝E₀exp[-i(ωt+φ₀)]，    (1)

式中，各变量的含义为：E₀为光场振幅，ω为激光频率，φ₀为出射激光的初始相位。

在外腔，出射激光经过声光移频器(移频量为Ω)后，可以形成两路光；一路为未经移频的光(频率为ω)，它被用作参考，称为参考光；一路为经过移频的光(频率为ω-Ω)，它被称为测量光。

参考光照射到一个参考反射镜上，适当调整参考反射镜的角度使得参考光的反射光沿着平行于测量光传播路径的方向返回微片激光器，形成参考回馈光；在返回过程中，参考光的反射光得到移频Ω，因此，参考回馈光的光场E_r(t)为：

E_r(t)＝K_rE(t-τ₁)exp(iΩt)exp(-iωτ₁)，   (2)

式中，各变量的含义为：K_r为参考光的回馈强度，τ₁为参考回馈光在外腔的时延。参考回馈光导致激光器产生频率为Ω的功率调制：

式中，各变量的含义为：G(Ω)为一个和移频频率相关的增益项，P_r＝ωτ₁，为参考回馈光的外腔相位，

为一个固定的相移。

频率为(ω-Ω)的测量光被透镜会聚到待测样品上，部分测量光的反射光沿着来时的传播路径返回微片激光器，形成测量回馈光；在此过程中，测量光的反射光再次经过移频Ω，因此，测量回馈光的光场E_m(t)为：

E_m(t)＝K_mE(t-τ₂)exp(i2Ωt)exp(-iωτ₂)，  (4)

式中，各变量的含义为：K_m为测量光的回馈强度，τ₂为测量回馈光在外腔的时延。测量回馈光导致激光器产生频率为2Ω的功率调制：

式中，各变量的含义为：P_m＝ωτ₂，为测量回馈光的外腔相位，

为一个固定的相移。

当参考反射镜保持静止时，参考回馈光的外腔相位P_r的变化量ΔP_r就实时反映了死程误差引起的外腔相位漂移，比如，空气折射率波动，激光器频率漂移以及温度变化引起的光路中元器件变形等因素都会导致P_r的变化。

测量回馈光的外腔相位P_m的变化量ΔP_m中同时包含了待测目标位移和死程误差引起的外腔相位变化，其中，待测目标位移引起的外腔相位变化才需要测量。

由于测量回馈光和参考回馈光在空间上准共路，而且参考反射镜比较靠近待测目标，因此，死程误差引起的相位漂移对二者几乎是相同的。因此，同时测量出ΔP_m和ΔP_r，二者的差(ΔP_m-ΔP_r)即准确反映了待测目标位移引起的外腔相位变化，从而可以计算得到待测目标的位移，绝大部分死程误差得到消除。

下面结合附图来说明本发明提出的准共路式微片激光器回馈干涉仪的具体实施方式。

本发明实施例1的结构如图2所示，包括：

微片激光器1，依次放置在该激光器发射端轴线上的准直透镜2和分光镜3；依次放置在分光镜3透射光路上第一声光移频器41、第二声光移频器42、挡光板121、会聚透镜5、参考反射镜6；放置在分光镜3反射光路上光电探测器8；第一正弦信号发生源101，输出端和声光移频器41的输入端相连，输出频率为Ω₁的驱动信号；第二正弦信号发生源102，输出端和声光移频器42的输入端相连，输出频率为Ω₂的驱动信号；参考电信号发生电路11，两个输入端分别和所述正弦信号发生源101和正弦信号发生源102的输出端相连，输出频率分别为Ω和2Ω的两路参考电信号，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂；第一正交相敏检波器91，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路11的频率为Ω的参考电信号输出端相连，它输出参考回馈光的外腔相位变化量；第二正交相敏检波器92，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路11的频率为2Ω的参考电信号输出端相连，它输出测量回馈光的外腔相位变化量。

本发明实施例2的结构如图3所示，包括：

微片激光器1，依次放置在该激光器发射端轴线上的准直透镜2和分光镜3；依次放置在分光镜3透射光路上声光移频器41、参考反射镜6；放置在分光镜3反射光路上光电探测器8；正弦信号发生源101，输出端和声光移频器41的输入端相连，输出频率为Ω的驱动信号；参考电信号发生电路11，输入端和所述正弦信号发生源101的输出端相连，输出频率为2Ω的参考电信号；第一正交相敏检波器91，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和正弦信号发生源101的频率为Ω的驱动信号输出端相连，它输出参考回馈光的外腔相位变化量；第二正交相敏检波器92，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路11的频率为2Ω的参考电信号输出端相连，它输出测量回馈光的外腔相位变化量；

实施例2和实施例1相比的区别在于：实施例1应用了两个声光移频器进行差分移频，可以达到较低的移频频率，有利于提高系统对回馈光的灵敏度；实施例2只应用了一个声光移频器进行移频，它的移频频率较高，系统的灵敏度相对较低，但是系统结构更简单。

本发明实施例3的结构如图4所示，包括：

微片激光器1，依次放置在该激光器发射端轴线上的准直透镜2和分光镜3；依次放置在分光镜3透射光路上第一声光移频器41、第二声光移频器42、第一挡光板121、分光镜13；放置在分光镜13透射光路上的第二挡光板122；依次放置在分光镜17反射光路上的第三挡光板123和参考反射镜14；放置在分光镜3反射光路上光电探测器8；第一正弦信号发生源101，输出端和声光移频器41的输入端相连，输出频率为Ω₁的驱动信号；第二正弦信号发生源102，输出端和声光移频器42的输入端相连，输出频率为Ω₂的驱动信号；参考电信号发生电路11，两个输入端分别和所述正弦信号发生源101和正弦信号发生源102的输出端相连，输出频率分别为Ω和2Ω的两路参考电信号，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂；第一正交相敏检波器91，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路11的频率为Ω的参考电信号输出端相连，它输出参考回馈光的外腔相位变化量；第二正交相敏检波器92，一输入端和光电探测器8的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路11的频率为2Ω的参考电信号输出端相连，它输出测量回馈光的外腔相位变化量。

实施例3和实施例1相比的区别在于：实施例1中测量回馈光和参考回馈光的外腔光程做不到绝对相等；实施例3采用分光光路，可通过参考反射镜的位置使得参考回馈光和测量回馈光光程相等，可以进一步降低激光器频率漂移造成的相位漂移。

以实施例1为例来具体说明本发明的位移测量方法，如图2所示，具体测量步骤如下：

1)微片激光器1输出单纵模激光，经过准直透镜2准直后，投射到分光镜3；

2)经过分光镜3的透射光通过第一声光移频器41后被分为两路，一路为未经衍射的光频率为ω，另一路为-1级衍射光(频率为ω-Ω₁)；第二声光移频器42将频率为ω-Ω₁的激光又分为两路，一路为未经衍射的光，另一路为+1级衍射光(频率为ω-Ω)，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂；挡光板121将频率为ω-Ω₁的光遮挡住，通过它的频率为ω的光作为参考光，频率为ω-Ω的光作为测量光；

3)频率为ω-Ω的测量光被会聚透镜5会聚在待测目标7上，部分反射光沿着来时的传播路径返回微片激光器1，形成测量回馈光；测量回馈光导致激光器产生频率为2Ω的功率调制；频率为ω的参考光经过会聚透镜5后照射在参考反射镜6上，适当调整参考反射镜的角度使得参考光的反射光沿着平行于测量光传播路径的方向返回微片激光器，形成参考回馈光；参考回馈光导致激光器产生频率为Ω的功率调制；测量回馈光和参考回馈光的传播路径在图2中分别用填充箭头和线箭头标明；

4)放置在分光镜3的反射光路上的光电探测器8将光功率的调制转变为光功率电信号；将此电信号和参考电信号发生电路11输出的频率为Ω的参考电信号同时送入第一正交相敏检波器91中，它输出参考回馈光的外腔相位变化量ΔP_r，反映了死程误差引起的外腔相位漂移量；将光功率电信号和参考电信号发生电路11输出的频率为2Ω的参考电信号同时送入第二正交相敏检波器92中，从而输出测量回馈光的外腔相位变化量ΔP_m，它同时包含了待测目标位移和死程误差引起的外腔相位变化，其中，待测目标位移引起的外腔相位变化才需要测量；

5)正交相敏检波器92和正交相敏检波器91测得的外腔相位变化量之差ΔP_m-ΔP_r，即准确反映了待测目标位移引起的外腔相位变化，从而可以计算得到待测目标的位移，绝大部分死程误差得到消除。

本发明保持了微片激光器回馈干涉仪的高灵敏度和高分辨率的优点，并且通过频率复用技术有效解决了回馈干涉仪死程误差严重的问题，极大提高了微片激光器回馈干涉仪的实用性。本发明可以广泛应用于各种非配合目标的非接触式精密位移测量，应用前景很好。

本发明实施例1的主要器件的型号及参数：

微片激光器1为半导体激光器泵浦的微片Nd:YAG激光器，它输出单纵模激光；光电探测器7为光电二极管；正交相敏检波器91和92采用双相锁相放大器。

为测试本发明的可行性，利用本发明实施例1的系统实际测量了一个压电陶瓷的伸缩变形。压电陶瓷受到一个锯齿波电压驱动，驱动电压波形如图(5)中的(d)图所示。图(5)中，(a)图为由ΔP_m计算得到的压电陶瓷端面位移，可以看出，由于死程误差的影响，(a)图中的结果根本不能正确反映压电陶瓷的实际收缩变形；(c)图为利用本发明的准共路技术消除了死程误差之后得到的测量结果，从中可以清楚的看出压电陶瓷的变形情况，并可准确测量它的端面伸缩幅度为26.9nm。测量是在普通实验室条件下进行的，而且测量时没有利用配合镜，所以，实验证明本发明提出的准共路式微片激光器回馈干涉仪确实具有高抗环境干扰能力、高灵敏度和高分辨率的特点。

Claims (3)

1.准共路式微片激光器回馈干涉仪，其特征在于，它含有：

微片激光器(1)，输出单纵模激光；

准直透镜(2)和分光镜(3)，依次放置在微片激光器(1)发射端轴线上；

第一声光移频器(41)，放置在分光镜(3)的透射光路上，将激光分为两路，一路为未经衍射的光，频率为ω，另一路为-1级衍射光，频率为ω-Ω₁，其中Ω₁是第一声光移频器(41)的驱动信号频率；

第二声光移频器(42)，放置在第一声光移频器(41)的透射光路上，第二声光移频器(42)将频率为ω-Ω₁的激光分为两路，一路为未经衍射的光，另一路为+1级衍射光，频率为ω-Ω，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂，Ω₂是第二声光移频器(42)的驱动信号频率；

挡光板(121)，放置在第二声光移频器(42)之后，将频率为ω-Ω₁的光遮挡住；

会聚透镜(5)，放置在第二声光移频器(42)之后，与频率为ω-Ω的测量光共轴，将测量光会聚在待测目标(7)上；

参考反射镜(6)，放置在会聚透镜(5)之后，为一个平行玻璃平片，一个端面镀1064nm波长的增透膜，另一端面产生频率为ω的参考光的反射光，并且使得反射光沿着和测量光传播路径平行的方向返回微片激光器(1)；

光电探测器(8)，放置在分光镜(3)的反射光路上；

第一正弦信号发生源(101)，输出端和第一声光移频器(41)的输入端相连，输出频率为Ω₁的驱动信号；

第二正弦信号发生源(102)，输出端和第二声光移频器(42)的输入端相连，输出频率为Ω₂的驱动信号；

参考电信号发生电路(11)，两个输入端分别和所述第一正弦信号发生源(101)和第二正弦信号发生源(102)的输出端相连，输出频率分别为Ω和2Ω的两路参考电信号，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂；

第一正交相敏检波器(91)，一输入端和光电探测器(8)的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路(11)的频率为Ω的参考电信号输出端相连，输出参考回馈光的外腔相位变化量，反映死程误差引起的外腔相位漂移量；

第二正交相敏检波器(92)，一输入端和光电探测器(8)的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路(11)的频率为2Ω的参考电信号输出端相连，输出测量回馈光的外腔相位变化量，同时包含了待测目标(7)的位移和死程误差引起的外腔相位变化量；

第二正交相敏检波器(92)和第一正交相敏检波器(91)测得的外腔相位变化量之差，即是准确反映待测目标(7)位移的相位变化量，消除了绝大部分死程误差的影响。

2.准共路式微片激光器回馈干涉仪，其特征在于，它含有：

微片激光器(1)，输出单纵模激光；

准直透镜(2)和分光镜(3)，依次放置在该激光器发射端轴线上；

声光移频器(41)，放置在分光镜(3)的透射光路上，声光移频器(41)将激光分为两路，一路为未经衍射的光，频率为ω，另一路为-1级衍射光，频率为ω-Ω，其中Ω是声光移频器(41)的驱动信号频率；频率为ω-Ω的光即是测量光，直接照射在待测目标(7)的表面上；

参考反射镜(6)，为一个平行玻璃平片，一个端面镀1064nm波长的增透膜，另一端面产生频率为ω的参考光的反射光，并且使得反射光沿着和测量光平行的方向返回微片激光器(1)；

光电探测器(8)，放置在分光镜(3)的反射光路上；

正弦信号发生源(101)，输出端和声光移频器(41)的输入端相连，输出频率为Ω的驱动信号；

参考电信号发生电路(11)，输入端和所述正弦信号发生源(101)的输出端相连，输出频率为2Ω的参考电信号；

第一正交相敏检波器(91)，一输入端和光电探测器(8)的输出端相连，另一输入端和正弦信号发生源(101)的频率为Ω的驱动信号输出端相连，输出参考回馈光的外腔相位变化量，反映死程误差引起的外腔相位漂移量；

第二正交相敏检波器(92)，一输入端和光电探测器(8)的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路(11)的频率为2Ω的参考电信号输出端相连，输出测量回馈光的外腔相位变化量，同时包含了待测目标(7)的位移和死程误差引起的外腔相位变化量；

第二正交相敏检波器(92)和第一正交相敏检波器(91)测得的外腔相位变化量之差，即是准确反映待测目标(7)位移的相位变化量，消除了绝大部分死程误差的影响。

3.准共路式微片激光器回馈干涉仪，其特征在于，它含有：

微片激光器(1)，输出单纵模激光；

准直透镜(2)和第一分光镜(3)，依次放置在微片激光器(1)发射端轴线上；

第一声光移频器(41)，放置在第一分光镜(3)的透射光路上，第一声光移频器(41)将激光分为两路，一路为未经衍射的光，频率为ω，另一路为-1级衍射光，频率为ω-Ω₁，其中Ω₁是第一声光移频器(41)的驱动信号频率；

第二声光移频器(42)，放置在第一声光移频器(41)的透射光路上，第二声光移频器(42)将频率为ω-Ω₁的激光分为两路，一路为未经衍射的光，另一路为+1级衍射光，频率为ω-Ω，

其中，Ω＝Ω₁-Ω₂，Ω₂是第二声光移频器(42)的驱动信号频率；

第一挡光板(121)，放置在第二声光移频器(42)之后，将频率为ω-Ω₁的光遮挡住；

第二分光镜(13)，放置在第一挡光板(121)之后，为一平行玻璃平片；

第二挡光板(122)，放置在第二分光镜(13)透射光路上，将频率为ω的参考光遮挡住，频率为ω-Ω的测量光照射在待测目标(7)上；

第三挡光板(123)，放置在第二分光镜(13)反射光路上，将频率为ω-Ω的测量光遮挡住；

参考反射镜(14)，放置在第三挡光板(123)之后，产生频率为ω的参考光的反射光，并且使得反射光沿着和测量光传播路径平行的方向返回微片激光器(1)；

光电探测器(8)，放置在第一分光镜(3)的反射光路上；

第一正弦信号发生源(101)，输出端和第一声光移频器(41)的输入端相连，输出频率为Ω₁的驱动信号；

第二正弦信号发生源(102)，输出端和第二声光移频器(42)的输入端相连，输出频率为Ω₂的驱动信号；

参考电信号发生电路(11)，两个输入端分别和所述第一正弦信号发生源(101)和第二正弦信号发生源(102)的输出端相连，输出频率分别为Ω和2Ω的两路参考电信号，其中，Ω＝Ω₁-Ω₂；

第一正交相敏检波器(91)，一输入端和光电探测器(8)的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路(11)的频率为Ω的参考电信号输出端相连，输出参考回馈光的外腔相位变化量，反映死程误差引起的外腔相位漂移量；

第二正交相敏检波器(92)，一输入端和光电探测器(8)的输出端相连，另一输入端和参考电信号发生电路(11)的频率为2Ω的参考电信号输出端相连，输出测量回馈光的外腔相位变化量，同时包含了待测目标(7)的位移和死程误差引起的外腔相位变化量；

第二正交相敏检波器(92)和第一正交相敏检波器(91)测得的外腔相位变化量之差，即是准确反映待测目标(7)位移的相位变化量，消除了绝大部分死程误差的影响。

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