CN102538715A - 基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量装置及测量方法，涉及一种双频激光干涉仪直线度测量装置及测量方法。它是为了解决现有的双频激光干涉仪直线度的探测灵敏度较低的问题。双频激光经λ/4波片透射再经分束镜分束为两束双频入射光，其中一束经全反镜和减偏器透射后获得双频参考光并入射至光电探测器的探测面上；另一束入射经渥拉斯顿棱镜分束为线偏振光和线偏振光，并分别入射至带有慢光材料双面反射镜中的两个反射镜，原路反射后经渥拉斯顿棱镜合并获得双频反射光，再经分束镜、全反镜、减偏器透射后入射至光电探测器的探测面，并在与双频参考光会聚并产生拍频，光电探测器探测所述拍频。本发明适用于电磁感应透明技术和光谱烧孔技术。

Description

基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及双频激光干涉仪直线度测量装置。

背景技术

双频激光干涉仪不仅具有较高的测量精度，还具有较好的抗干扰能力，可以用来测量精密测角。由于光在真空中传播的速度是恒定的，而光在介质中传播的速度与介质的折射率(色散)有关，折射率越高，传播速度越慢。

目前，双频激光干涉仪测量以线值表示的直线度的装置如图1所示，双频激光干涉仪发出的双频激光经λ/4波片1后将圆偏振光变成线偏振光，经分束镜2分成两束，其中部分作为参考光入射至光电探测器7，另一束经渥拉斯顿棱镜3后被分成夹角θ角的两束线偏振光，分别射向直线度测量附件双面反射镜4的两翼，并原路返回，返回光在渥拉斯顿棱镜3处重新汇合，经分束镜2和全反镜5反射到减偏器6上，两束光在检偏器6处形成拍频，采用光电探测器7探测形成的拍频，从而获得双频激光干涉仪的直线度。由于存在直线度误差使双面反射镜由A点落下到B点，于是v₁增加了2Δ光程，v₂路减少了2Δ光程，从而可以计算出直线度偏差引起的双面反射镜4的下落量为：

$\mathrm{AB}=\frac{\frac{1}{2}{\∫}_0^t\mathrm{\Δvdt}}{2\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}}---(1-1)$

但是该种方法的双频激光干涉仪直线度的探测灵敏度较低。

发明内容

本发明是为了解决现有的双频激光干涉仪直线度的探测灵敏度较低的问题，从而提供一种基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量装置及测量方法。

基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量装置，它包括λ/4波片、分束镜、渥拉斯顿棱镜、双面反射镜、全反镜、减偏器和光电探测器，它还包括三角形慢光材料，所述三角形慢光材料将双面反射镜中两个反射镜围成的区域完全填充，形成带有慢光材料双面反射镜；

双频激光干涉仪发出的双频激光入射至λ/4波片，经λ/4波片透射后获得双频线偏振光，所述双频线偏振光经分束镜分束为一号双频入射光和二号双频入射光，所述二号双频入射光射至全反镜，经全反镜反射后入射至减偏器；

一号双频入射光入射至渥拉斯顿棱镜，经渥拉斯顿棱镜分束为线偏振光v₁和线偏振光v₂，所述线偏振光v₁和线偏振光v₂之间的夹角为θ，线偏振光v₁和线偏振光v₂分别入射至带有慢光材料双面反射镜中的两个反射镜，经带有慢光材料双面反射镜中的两个反射镜反射后获得与线偏振光v₁入射方向相反一号反射光和与线偏振光v₂入射方向相反二号反射光，所述一号反射光与二号反射光入射至渥拉斯顿棱镜，经渥拉斯顿棱镜合并获得双频反射光，所述双频反射光经分束镜的反射面反射后入射至全反镜，经全反镜反射至减偏器，并在减偏器处与双频参考光会聚并产生拍频的会聚光，所述拍频的会聚光经减偏器透射后入射至光电探测器的探测面上。

三角形慢光材料的折射率为5。

采用上述装置的基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量方法，

采用双频激光干涉仪发出双频激光入射至λ/4波片，然后采集光电探测器接收到的光强信号，

根据公式：

计算获得双面反射镜由A点到B点的下落量，进而获得双频激光干涉仪直线度；

公式中，Δv为双面反射镜由A点到B点的光程差，n为空气中介质的折射率。

有益效果：本发明能够有效的提高双频激光干涉仪直线度的探测灵敏度，同比于现有方法，本发明可以将双频激光干涉仪直线度的探测灵敏度提高5倍。

附图说明

图1是背景技术中的现有用于直线度测量的双频激光干涉系统的结构示意图；图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图2说明本具体实施方式，基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量装置，它包括λ/4波片1、分束镜2、渥拉斯顿棱镜3、双面反射镜4、全反镜5、减偏器6和光电探测器7，它还包括三角形慢光材料10，所述三角形慢光材料10将双面反射镜4中两个反射镜围成的区域完全填充，形成带有慢光材料双面反射镜；

双频激光干涉仪发出的双频激光入射至λ/4波片1，经λ/4波片1透射后获得双频线偏振光，所述双频线偏振光经分束镜2分束为一号双频入射光和二号双频入射光，所述二号双频入射光射至全反镜5，经全反镜5反射后入射至减偏器6；

一号双频入射光入射至渥拉斯顿棱镜3，经渥拉斯顿棱镜3分束为线偏振光v₁和线偏振光v₂，所述线偏振光v₁和线偏振光v₂之间的夹角为θ，线偏振光v₁和线偏振光v₂分别入射至带有慢光材料双面反射镜中的两个反射镜，经带有慢光材料双面反射镜中的两个反射镜反射后获得与线偏振光v₁入射方向相反一号反射光和与线偏振光v₂入射方向相反二号反射光，所述一号反射光与二号反射光入射至渥拉斯顿棱镜3，经渥拉斯顿棱镜3合并获得双频反射光，所述双频反射光经分束镜2的反射面反射后入射至全反镜5，经全反镜5反射至减偏器6，并在减偏器6处与双频参考光会聚并产生拍频的会聚光，所述拍频的会聚光经减偏器6透射后入射至光电探测器7的探测面上。

本发明在双面反射镜上加入一个三角形的慢光材料，如图2所示，可以提高测量的灵敏度。

直线度偏差引起的双面反射镜4的下落量为：

式中：n_慢为慢光材料的折射率。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量装置的区别在于，三角形慢光材料10的折射率为5。

本实施方式中慢光材料折射率为5，则双频激光干涉仪的灵敏度可以提高5倍。本发明适用于电磁感应透明技术和光谱烧孔技术。

具体实施方式三、采用具体实施方式一的基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量方法，

采用双频激光干涉仪发出双频激光入射至λ/4波片1，然后采集光电探测器7接收到的光强信号，

根据公式：

计算获得双面反射镜4由A点到B点的下落量，进而获得双频激光干涉仪直线度；

公式中，Δv为双面反射镜4由A点到B点的光程差，n为空气中介质的折射率。

Claims (3)

1.基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量装置，它包括λ/4波片(1)、分束镜(2)、渥拉斯顿棱镜(3)、双面反射镜(4)、全反镜(5)、减偏器(6)和光电探测器(7)，其特征是：它还包括三角形慢光材料(10)，所述三角形慢光材料(10)将双面反射镜(4)中两个反射镜围成的区域完全填充，形成带有慢光材料双面反射镜；

双频激光干涉仪发出的双频激光入射至λ/4波片(1)，经λ/4波片(1)透射后获得双频线偏振光，所述双频线偏振光经分束镜(2)分束为一号双频入射光和二号双频入射光，所述二号双频入射光射至全反镜(5)，经全反镜(5)反射后入射至减偏器(6)；

一号双频入射光入射至渥拉斯顿棱镜(3)，经渥拉斯顿棱镜(3)分束为线偏振光v₁和线偏振光v₂，所述线偏振光v₁和线偏振光v₂之间的夹角为θ，线偏振光v₁和线偏振光v₂分别入射至带有慢光材料双面反射镜中的两个反射镜，经带有慢光材料双面反射镜中的两个反射镜反射后获得与线偏振光v₁入射方向相反一号反射光和与线偏振光v₂入射方向相反二号反射光，所述一号反射光与二号反射光入射至渥拉斯顿棱镜(3)，经渥拉斯顿棱镜(3)合并获得双频反射光，所述双频反射光经分束镜(2)的反射面反射后入射至全反镜(5)，经全反镜(5)反射至减偏器(6)，并在减偏器(6)处与双频参考光会聚并产生拍频的会聚光，所述拍频的会聚光经减偏器(6)透射后入射至光电探测器(7)的探测面上。

2.基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量装置，其特征在于三角形慢光材料(10)的折射率为5。

3.采用权利要求1的基于慢光材料的双频激光干涉仪直线度测量方法，其特征是：

采用双频激光干涉仪发出双频激光入射至λ/4波片(1)，然后采集光电探测器(7)接收到的光强信号，

根据公式：

计算获得双面反射镜(4)由A点到B点的下落量，进而获得双频激光干涉仪直线度；

公式中，Δv为双面反射镜(4)由A点到B点的光程差，n为空气中介质的折射率。

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