CN102927900B - 单频偏振激光干涉仪及光程倍增激光应变仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种单频偏振激光干涉仪及光程倍增激光应变仪。固定在第1基岩上的第1单频激光干涉仪与第1测量反射镜构成一个完整的单频偏振激光干涉仪；第1测量反射镜通过标定与限位装置与测量基线的首端连接；测量基线的末端安装反射镜限位装置，反射镜限位装置安装第2测量反射镜，第2测量反射镜与固定在第2基岩上的第2单频偏振激光干涉仪构成一个完整的单频偏振激光干涉仪，第2单频偏振激光干涉仪固定在第2基岩上；测量基线的中间安装有悬挂系统；第1、第2单频偏振激光干涉仪和标定与限位装置通过信号连接线与信号记录与处理系统连接。本发明测量精度高，结构简单，可以广泛用于观测地壳应变和固体潮汐、获取地震前兆信息等地球物理学研究领域。

Description

单频偏振激光干涉仪及光程倍增激光应变仪

技术领域

本发明涉及的是一种激光干涉仪及主要由激光干涉仪构成的激光应变仪。具体涉及的是一种用于地学观测技术领域中的一种激光干涉仪的光路结构布局及机械固定安装结构。

背景技术

伸缩测量仪是一种精密测量地壳岩体两点间距离相对变化的仪器，在观测地壳应变和固体潮汐，以及研究地震孕育过程和地震前兆获取等领域中有着重要应用。

自1935年美国地震学家贝尼奥夫(H.Benioff)研制成第一台有价值的石英伸缩仪后，美、英、前苏联、日、比、德等国都相继研制了高灵敏度的伸缩仪。仪器的灵敏度一般都在10^-8以上，能清晰记录到固体潮汐。

我国开展这方面的研究较晚，20世纪80年代初中国地震局地震研究所蔡帷鑫等人才研制出较为实用的伸缩仪——SSY-II型水平石英伸缩仪(蔡帷鑫，谭适龄，SSY-II型石英伸缩仪的研制与试验，大地测量与地球动力学，Vol.5(1)：31-41，1985)。仪器的测量基线采用熔融石英管，其基线长度为10米以上，一般为30～50米；应变观测分辨率优于3×10^-9，能清晰地记录到固体潮汐。

20世纪90年代末期，中国地震局地震研究所吕宠江等人发明了一种新的应变观测仪器——SS-Y型短基线伸缩仪(专利申请号：99116620.5)，它选用特种铟钢棒作为基线，并垂直自由悬挂，选用电涡流传感器或差动变压器作为位移传感器，标定器启用斜楔位移传感原理构成的精密超微量位移标定平台，仪器的应变分辨率优于10^-9。该仪器在保持高灵敏度高稳定性的同时缩短了基线长度达到小于10米。在此基础上，2006年吕宠江发明了差分式短基线伸缩仪(专利申请号：200610018250.3)，目的是提高伸缩仪对震动、电源波动等有较强的抗共模干扰能力，可进一步缩短基线的长度，但其基线长度仍然大于5米。

2007年，中国地震局地震研究所李家明等人发明了超短基线伸缩仪(专利申请号：200710053069.0)，该装置采用位移分辨率为0.1nm的电容传感器，使测量基线长度减小到1米的同时，应变分辨率还能保持在1×10^-10。但电容传感器的防潮和密封问题是伸缩仪能否成功实现的难点，并且电容传感器极易受到强电磁干扰，不适合于在电磁污染严重的环境中使用。

综上所述，在提高伸缩仪测量精度的同时，缩短其测量基线长度，成为伸缩仪研制的主要方向。小型化的优点是：一方面可以降低开凿硐体的难度，降低环境建设成本；另一方面小型化后可以便携，有利于地震应急快速布设，甚至于井下岩层布设。

目前发明的伸缩仪中位移传感器主要采用电涡流位移传感器、差动变压器位移传感器，或者电容位移传感器，其中前两者最好的位移分辨率1nm左右；而电容位移传感器虽然有较好的分辨率，可以达到0.01nm，但是缺点是寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响大、输出具有非线性、联接电路复杂，以及受潮湿、电磁干扰严重等缺点，不是十分适合伸缩仪可靠性、稳定性要求高，需要长期工作等实用场合。因此，需要研制新的位移传感器，以满足伸缩仪提高测量精度和小型化的要求。

近年来，激光干涉技术发展迅速，广泛应用于地壳伸缩应变研究。单频偏振激光干涉仪具有共光路、倍光程的特点，使环境影响大大降低，同时提高了系统测量分辨力。相比电学类传感器，它具有灵敏度高(皮米、亚皮米级位移分辨率)、动态范围大、测量频带宽的优点。本发明采用单频偏振激光干涉原理，实现了一种光程倍增激光应变仪，主要用于地壳应变和固体潮汐观测，以及地震前兆信息获取。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效地提高整机的测量精度，并降低误差干扰的单频偏振激光干涉仪。本发明的目的还在于提供一种基于本发明的单频偏振激光干涉仪的光程倍增高激光应变仪。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的单频偏振激光干涉仪的组成为：激光器101A、光隔离器102A、偏转反射镜103A、偏振分光棱镜104A、第11/4波片105A、第21/4波片106A、第11/2波片107A、第1消偏振分光棱镜108A、第2偏振分光棱镜109A、第31/4波片110A以及第3偏振分光棱镜111A固化在光路底座118A上，光路底座118A与折叠反射镜112A、参考反射镜113A、四个光电探测器114A～117A一起安装在光路封装箱119A中。

基于单频偏振激光干涉仪的光程倍增高激光应变仪包括第1单频偏振激光干涉仪1A、第2单频偏振激光干涉仪1B、悬吊系统3、测量基线杆4、测量反射镜、反射镜限位装置5、信号记录与处理系统6、标定与限位装置7，固定在第1基岩21上的第1单频激光干涉仪1A与第1测量反射镜703构成一个完整的单频偏振激光干涉仪；第1测量反射镜703通过标定与限位装置7与测量基线4的首端41连接；测量基线4的末端42安装反射镜限位装置5，反射镜限位装置5安装第2测量反射镜503，第2测量反射镜503与固定在第2基岩22上的第2单频偏振激光干涉仪1B构成一个完整的单频偏振激光干涉仪，第2单频偏振激光干涉仪1B固定在第2基岩22上；测量基线4的中间安装有悬挂系统3；第1、第2单频偏振激光干涉仪1A、1B和标定与限位装置7通过信号连接线与信号记录与处理系统6连接。

本发明的光程倍增高激光应变仪还可以包括：

1、所述的标定与限位装置7包含第1柔性铰链701、第1反射镜基座702、第1测量反射镜703、标定支架704以及压电陶瓷位移发生器705，第1测量反射镜703安装在第1反射镜基座702上，第1反射镜基座702与第1限位柔性铰链701的一端固定，第1柔性铰链701另一端与测量基线4的一端41连接；压电陶瓷位移发生器705固化在标定支架上、其位置与测量基线首端41的突出梁B01、B02分别对应；标定与限位装置7有两个工作状态：标定状态时，压电陶瓷位移发生器705与突出梁B01、B02紧密接触，通过信号线63施加标定信号；测量状态时，压电陶瓷位移发生器705与突出梁B01、B02脱离。

2、所述反射镜限位装置5由第2柔性铰链501、第2反射镜基座502以及第2测量反射镜503组成，第2测量反射镜503安装在第2反射镜基座502上，第2反射镜基座502与限位柔性铰链501的一端固定，第2柔性铰链501另一端与测量基线4的末端42连接。

3、第1出射光L1A在第1测量反射镜703和第1折叠反射镜112A之间，来回反射，最终沿原路返回，构成折叠光路；第1出射光L1A的传播平面与x、y平面平行，第1测量反射镜703与第1折叠反射镜112A的镜面都垂直于x、y平面。

如图4所示，单频偏振激光干涉仪1A，光路传播路径上，第1激光器101A之后即为第1隔离器102A；第1隔离器102A通光方向与光束传播方向一致；光束通过第1隔离器102A之后是第1偏转反射镜103A，第1隔离器102A的通光轴方向与第1偏转反射镜103A镜面夹角为45°，第1偏转反射镜103A镜面垂直于x、y平面；光束经其偏转进入集成光路；参考反射镜113A安装在集成光路参考光出射端口Port2A，镜面方向与出射光束垂直；出射端口Port1A的出射光束方向与测量端镜面703呈特定角度；折叠反射镜112A与Port1A的出射光束方向呈特定角度；光电探测器114A～117A分别安装在集成光路的各出射端口Port3A～Port6A；光电探测器114A～117A与信号记录与处理系统6连接。

集成光路包含第1偏振分光棱镜104A、第11/4波片105A、第21/4波片106A、第11/2波片107A、第1消偏振分光棱镜108A、第2偏振分光棱镜109A、第31/4波片110A以及第3偏振分光棱镜111A，与“单频激光偏振干涉仪在线调试装置”(专利申请号：201010296976.x)中的待测单频激光偏振干涉仪集成光路结构相同：第1偏振分光棱镜104A的底面在x、y平面内；第11/4波片105A位于在y、z平面内，初始固定在第1偏振分光棱镜104A的侧面，快轴的初始位置与z轴顺时针旋转呈45.0°；第21/4波片106A位于在x、z平面内，初始固定在偏第1偏振分光棱镜104A与入射光相对的侧面上，快轴的初始位置与z轴逆时针旋转呈45.0°；第11/2波片107A位于y、z平面内，初始固定在第1偏振分光棱镜104A与第11/4波片105A相对的侧面上，快轴的初始位置与z轴顺时针旋转呈22.5°；第1消偏振分光棱镜108A底面在x、y平面内，初始固定在第11/2波片107A的侧面上，底面与第1偏振分光棱镜104A共面；第2偏振分光棱镜109A底面在x、y平面内，初始固定在第1消偏振分光棱镜108A上，底面与第1偏振分光棱镜104A共面；第31/4波片110A位于y、z平面内，初始固定在第1消偏振分光棱镜108A与入射光相对的侧面上，快轴初始位置与z轴顺时针旋转呈45.0°；第3偏振分光棱镜111A的底面在x、y平面内，初始固定在第31/4波片110A上，底面与第1偏振分光棱镜104A共面。

根据偏振光学原理，可知光电探测器接收的出射光强，114A接收光强为：

$\mathrm{PD}1=\frac{E_0^2}{4}[1-\sin ({\mathrm{\φ}}_1-{\mathrm{\φ}}_2)]---\left(1\right)$

115A接收光强为：

$\mathrm{PD}2=\frac{E_0^2}{4}[1+\sin ({\mathrm{\φ}}_1-{\mathrm{\φ}}_2)]---\left(2\right)$

116A接收光强为：

$\mathrm{PD}3=\frac{E_0^2}{4}[1-\cos ({\mathrm{\φ}}_1-{\mathrm{\φ}}_2)]---\left(3\right)$

117A接收光强为：

$\mathrm{PD}4=\frac{E_0^2}{4}[1+\cos ({\mathrm{\φ}}_1-{\mathrm{\φ}}_2)]---\left(4\right)$

根据得到的四路光强信号可知，四路信号的相位差依次相差π/2，我们使用相应的信号处理方法就能得到位相差φ。

采用正切信号处理方法：

$\frac{\mathrm{PD}1-\mathrm{PD}2}{\mathrm{PD}3-\mathrm{PD}4}=\tan \mathrm{\φ}---\left(5\right)$

图4光路结构为：第1激光器101A发出的激光，经过第1光隔离器102A；由第1偏转反射镜103A改变传播方向，进入集成光路一束参考光由Port2A出射垂直入射到第1参考反射镜113A；另一束测量光由Port1A出射，第1出射光L1A呈特定角度入射到第1测量端反射镜703，并且再经第1测量端反射镜703反射到第1折叠反射镜112A；根据第1出射光L1A入射到第1测量端反射镜703的特定角度不同，激光束将在第1测量端反射镜703与第1折叠反射镜112A之间来回反射多次，形成光路折叠，实现光程倍增。

图6中，∠1表示光线入射到反射镜1的入射角，∠2表示经反射镜1反射后的光入射到反射镜2的入射角，∠3表示被反射镜2反射的光线与参考线的夹角，∠4表示入射到反射镜2的光线与参考线的夹角，r表示入射光线与参考线夹角，a表示反射镜1与参考线夹角，b表示反射镜2与参考线夹角。反射镜1为测量反射镜，反射镜2为折叠臂反射镜，与干涉仪主体安装在一起。

当∠3＝π/2+b的时候，反射镜2会使光垂直反射回去，在反射镜2上有n次反射，n为：

$n=(\frac{\mathrm{\π}}{2}+b-r)/\left[2(b-a)\right]---\left(6\right)$

当∠3＝π/2+a的时候，反射镜1会使光垂直反射回去，反射镜2上有n次反射，n为：

$n=(\frac{\mathrm{\π}}{2}+a-r)/\left[2(b-a)\right]---\left(7\right)$

根据上述原理，可以实现光路折叠。

标定与限位装置7是限制测量反射镜镜面运动方向的，它将测量反射镜的镜面运动限制在x方向，即反射镜镜面的运动只能垂直于x方向，不能有其他方向的偏转，因为测量反射镜镜面与光束之间的相对角度对干涉光强影响较大，对激光应变仪的测量结果有不利影响。测量反射镜限位系统7中柔性铰链701，如图2所示。反射镜限位装置5中的柔性铰链501，也是同样的工作原理，如图3所示。

本发明的工作原理是：当地面发生固体潮应变时，则两个测量基墩21、22之间发生相对位移，通过单频偏振激光干涉仪1A、1B检测后再经过信号记录处理系统6显示出来，即所得测量结果之和即为两个测量基墩之间的相对位移。

本发明中，基线4通过悬掉系统3垂直悬吊之后，消除了地面形变对基线4的影响；两测量基墩21、22之间的相对位移，使两个单频偏振激光干涉仪与测量端反射镜之间的距离之和发生改变，通过基线4缩短激光束传播距离，提高光路折叠倍数，从而提高测量精度。

单频偏振激光干涉仪的传感工作原理是：当两个基墩21、22发生相对位移时，两个测量端反射镜703、503与两个单频偏振激光干涉仪之间分别发生相对位移，即第1单频偏振激光干涉仪1A的测量臂光程发生改变；使得单频偏振激光干涉仪1A中光电探测器(114A～117A)探测到的干涉信号发生改变，经过信号记录与处理系统6显示出来，得到第1单频偏振激光干涉仪1A的测量臂光程变化；同理，可得到第2单频偏振激光干涉仪1B的测量臂光程变化，将频偏振激光干涉仪的所测得的位移变化相加，即可得到两个测量基墩之间的相对位移。

本发明具有下列优点和积极效果：

(1)采用光束折叠增加灵敏度，在提高灵敏度的同时有效地减小了单频偏振激光干涉仪的尺寸，得到了位移分辨率10^-12～10^-13米的单频偏振激光干涉位移仪，从而使测量基线缩短到不大于2米的同时，保持极高的应变测量分辨率(10^-11～10^-12ε)；与目前传统的应变仪和应变计相比，测量分辨率提高2～3个量级，有效地提高了应变仪的测量精度；

(2)采用全同干涉光路结构、双光学干涉位移仪的差分工作方式，可以降低位移仪中机械结构蠕变对测量的影响，消除光源噪声，降低温度敏感性，提高了光程倍增激光应变仪的长期稳定性，使其能够成功应用于稳定性和可靠性要求极高的地球物理测量领域的应变仪中；

(3)采用柔性铰链结构限制测量反射镜的运动方向，隔绝了其他方向的串扰信号，有效提高了干涉信号的稳定度，降低干涉光强波动引起的测量误差；

(4)改进的位移标定装置，安装在测量基线之外，使标定装置的长期漂移不影响测量，改善了激光应变测量仪的长期稳定性。

本发明采用偏振激光干涉仪作为位移测量的核心装置，并利用两个全同的偏振激光干涉仪实现差分式测量；采用光程多次反射倍增方法，通过调整折叠反射镜与测量反射镜的相对角度，使光束在干涉仪和测量反射镜之间反射10次以上，实现干涉仪测量灵敏度增加，位移分辨率达到10^-12～10^-13米；激光应变仪与两测量点之间无机械接触。本发明测量精度高，结构简单，可以广泛用于观测地壳应变和固体潮汐、获取地震前兆信息等地球物理学研究领域。

附图说明

图1a是光程倍增的激光应变仪结构示意图，图1b是图1a的仰视图；

图2a是标定与限位装置结构图，图2b是图2a的立体图；

图3a是反射镜限位装置结构图，图3b是图3a的立体图；

图4是单频偏振激光干涉仪结构图；

图5是单频偏振激光干涉仪光路图；

图6是光路折叠原理图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。

结合图1a和图1b，光程倍增高激光应变仪，由两个单频偏振激光干涉仪1A、1B、测量基岩21、22、悬吊系统3、测量基线杆4、反射镜限位装置5、信号记录与处理系统6、标定与限位装置7组成，固定在第1基岩21上的单频激光干涉仪1A与第1测量反射镜703构成一个完整的单频偏振激光干涉仪；第1测量反射镜703通过标定与限位装置7与测量基线4的一端41连接；测量基线4的另一端42安装反射镜限位装置5，反射镜限位装置5安装第2测量反射镜503，第2测量反射镜503与固定在第2基岩22上的单频激光干涉仪1B构成一个完整的单频偏振激光干涉仪，单频激光干涉仪1B固定在第2基岩22上；测量基线4的中间安装有悬挂系统3；单频偏振激光干涉仪1A、1B和标定与限位装置7通过信号连接线61、62、63与信号记录与处理系统6连接。

结合图4和图5，单频偏振激光干涉仪1A的结构组成为：第1激光器101A、第1光隔离器102A、第1偏转反射镜103A、第1偏振分光棱镜104A、第11/4波片105A、第21/4波片106A、第11/2波片107A、第1消偏振分光棱镜108A、第2偏振分光棱镜109A、第31/4波片110A以及第3偏振分光棱镜111A固化在第1光路底座118A上，第1光路底座118A与第1折叠反射镜112A、第1参考反射镜113A、光电探测器114A～117A一起安装在光路封装箱119A中。四个光电探测器114A～117A通过信号线61连接到信号记录与处理系统6。

第2单频偏振激光干涉仪1B的第2光路封装箱118B中的光路结构及布置与第1单频偏振激光干涉仪1A相同。四个光电探测器114B～117B通过信号线62连接到信号记录与处理系统6。

第1出射光L1A在第1测量反射镜703和第1折叠反射镜112A之间，来回反射，最终沿原路返回，构成折叠光路。第1出射光L1A的传播平面与x、y平面平行，第1测量反射镜703与第1折叠反射镜112A的镜面都垂直于x、y平面；第1出射光L1A的传播方向与第1测量反射镜703镜面夹角，以及第1折叠反射镜112A的镜面夹角，呈现一定关系时，可实现光路折叠。

结合图3a和图3b，测量反射镜限位系统5由第2柔性铰链501、第2反射镜基座502以及第2测量反射镜503组成，第2测量反射镜503安装在第2反射镜基座502上，第2反射镜基座502与限位柔性铰链501固定，第2柔性铰链501另一端与测量基线4的另一端42连接。

结合图2a和图2b，标定与限位装置7包含第1柔性铰链701、第1反射镜基座702、第1测量反射镜703、标定支架704以及压电陶瓷位移发生器705，第1测量反射镜703安装在第1反射镜基座702上，第1反射镜基座702与第1限位柔性铰链701固定，第1柔性铰链701另一端与测量基线4的一端41连接；压电陶瓷位移发生器705固化在标定支架上，其位置与测量基线一端41的突出梁B01、B02分别对应。标定与限位装置7有两个工作状态：当应变仪处于标定状态时，压电陶瓷位移发生器705与突出梁B01、B02紧密接触，通过信号线63施加标定信号；当应变仪处于测量状态时，压电陶瓷位移发生器705与突出梁B01、B02脱离，不影响系统测量。

单频激光干涉仪1A、1B、测量基线杆4、基岩21、22的总长度不超过2米。

固定在第1基岩上的单频激光干涉仪与第1测量反射镜构成一个完整的单频偏振激光干涉仪；第1测量反射镜通过标定与限位装置与测量基线的一端连接；测量基线的另一端安装反射镜限位装置，反射镜限位装置安装第2测量反射镜，第2测量反射镜与固定在第2基岩上的单频激光干涉仪构成一个完整的单频偏振激光干涉仪，单频激光干涉仪固定在第2基岩上；测量基线4被较细的金属丝水平悬吊起来，并确保基线与金属丝的接触部位光滑，以降低摩擦力。

单频偏振激光干涉仪1A如图4、5所示，选用光学器件的详细性能参数如表1所示。

表1  单频偏振激光干涉仪(1A、1B)采用的光学器件

第1激光器、第1光隔离器以及第1偏转反射镜通过固定结构，安装在光路底座118A上，第1偏振分光棱镜、第11/4波片、第21/4波片、1/2波片、第1消偏振分光棱镜、第2偏振分光棱镜、第31/4波片以及第3偏振分光棱镜通过环氧树脂胶固化在第1光路底座118A上。第1光路底座118A上通过固定结构固定在光路封装箱中，光电探测器固定在对应的端口，第1折叠反射镜112A可实现二维倾角调节。在Port1A端口对应的位置，光路封装箱119A有出光孔。

为了抑制频偏振激光干涉仪的测量噪声，提高其长期稳定性，本专利采用双端差分式测量结构，基线两端均布置单频偏振激光干涉仪。除第1单频偏振激光干涉仪1A外，还增加了第2单频偏振激光干涉仪1B。二者的光路结构、光学元件、几何参数、机械装置等完全相同，其安装方式如图1所示，其具体选用的机械零件的尺寸与材料如表2所示。

表2  单频偏振激光干涉仪(1A、1B)的机械零件尺寸和材料

光路封装箱119A、119B加工有固定结构，将其固定在测量基岩上；柔性铰链501、701均直接固定在测量基岩上，标定支架704安装位置沿x方向可调整，实现标定和测量状态的转换。

单频偏振激光干涉仪的封装底座118A、118B在x、y平面可转动调整，实现Port1A出射光L1A传播方向的调节，折叠发射镜112A、112B需要采用两维倾斜调节架，以实现光路折叠次数的调节。

单频偏振激光干涉仪1A、1B分别安装在测量基墩21、22上，两端的单频偏振激光干涉仪的制作及调试要保证一致。悬吊系统3通过金属丝将测量基线4悬吊；两端的测量反射镜41镜面相互平行，并且镜面垂直于水平面并平行于坐标轴y方向。基线4中心高度单频偏振激光干涉仪光束高度一致。

通过信号记录与处理系统对光电探测器的信号进行处理，即可获得基墩之间的位移信息。激光干涉测量是以激光的波长作为尺子来度量振动量的，如果要获得精确的测量精度，就需要对激光波长进行细分，单次反射测量如果将干涉条纹细分为4096份，我们可以测得的最小位移为0.077nm，由于测量光束往返两次，故测量反射镜位移为0.0385nm。若激光束在测量反射镜和折叠反射镜之间进行十次折叠，则，根据干涉信号变化干涉仪可检测到的最小位移依然为0.077nm，但是此时测量反射镜位移为0.00385nm，将灵敏度提高了十倍，应变仪总长2米，则应变分辨率达到2×10^-12应变阶。

Claims (5)

1.一种基于单频偏振激光干涉仪的光程倍增激光应变仪，所述单频偏振激光干涉仪为：激光器(101A)、光隔离器(102A)、偏转反射镜(103A)、偏振分光棱镜(104A)、第一1/4波片(105A)、第二1/4波片(106A)、第一1/2波片(107A)、第一消偏振分光棱镜(108A)、第二偏振分光棱镜(109A)、第三1/4波片(110A)以及第三偏振分光棱镜(111A)固化在光路底座(118A)上，光路底座(118A)与折叠反射镜(112A)、参考反射镜(113A)、四个光电探测器(114A～117A)一起安装在光路封装箱(119A)中；其特征是：包括第一单频偏振激光干涉仪(1A)、第二单频偏振激光干涉仪(1B)、悬吊系统(3)、测量基线杆(4)、反射镜限位装置(5)、信号记录与处理系统(6)、标定与限位装置(7)，标定与限位装置(7)包括第一测量反射镜(703)，反射镜限位装置(5)包括第二测量反射镜(503)，固定在第一基岩(21)上的第一单频偏振激光干涉仪(1A)与第一测量反射镜(703)构成一个完整的单频偏振激光干涉仪系统；第一测量反射镜(703)通过标定与限位装置(7)与测量基线杆(4)的首端(41)连接；测量基线杆(4)的末端(42)安装反射镜限位装置(5)，反射镜限位装置(5)安装第二测量反射镜(503)，第二测量反射镜(503)与固定在第二基岩(22)上的第二单频偏振激光干涉仪(1B)构成另一个完整的单频偏振激光干涉仪系统，第二单频偏振激光干涉仪(1B)固定在第二基岩(22)上；测量基线杆(4)的中间安装有悬挂系统(3)；第一、第二单频偏振激光干涉仪(1A、1B)和标定与限位装置(7)通过信号连接线与信号记录与处理系统(6)连接。

2.根据权利要求1所述的光程倍增激光应变仪，其特征是：所述的标定与限位装置(7)包含第一限位柔性铰链(701)、第一反射镜基座(702)、第一测量反射镜(703)、标定支架(704)以及压电陶瓷位移发生器(705)，第一测量反射镜(703)安装在第一反射镜基座(702)上，第一反射镜基座(702)与第一限位柔性铰链(701)的一端固定，第一限位柔性铰链(701)另一端与测量基线杆(4)的首端(41)连接；压电陶瓷位移发生器(705)固化在标定支架上、其位置与测量基线杆首端(41)的突出梁(B01、B02)分别对应；标定与限位装置(7)有两个工作状态：标定状态时，压电陶瓷位移发生器(705)与突出梁(B01、B02)紧密接触，通过信号线(63)施加标定信号；测量状态时，压电陶瓷位移发生器(705)与突出梁(B01、B02)脱离。

3.根据权利要求1或2所述的光程倍增激光应变仪，其特征是：所述反射镜限位装置(5)由第二限位柔性铰链(501)、第二反射镜基座(502)以及第二测量反射镜(503)组成，第二测量反射镜(503)安装在第二反射镜基座(502)上，第二反射镜基座(502)与第二限位柔性铰链(501)的一端固定，第二限位柔性铰链(501)另一端与测量基线杆(4)的末端(42)连接。

4.根据权利要求1或2所述的光程倍增激光应变仪，其特征是：第一出射光(L1A)在第一测量反射镜(703)和第一单频偏振激光干涉仪(1A)的折叠反射镜(112A)之间，来回反射，最终沿原路返回，构成折叠光路；第一出射光(L1A)的传播平面与x、y平面平行，第一测量反射镜(703)与第一单频偏振激光干涉仪(1A)的折叠反射镜(112A)的镜面都垂直于x、y平面。

5.根据权利要求3所述的光程倍增激光应变仪，其特征是：第一出射光(L1A)在第一测量反射镜(703)和第一单频偏振激光干涉仪(1A)的折叠反射镜(112A)之间，来回反射，最终沿原路返回，构成折叠光路；第一出射光(L1A)的传播平面与x、y平面平行，第一测量反射镜(703)与第一单频偏振激光干涉仪(1A)的折叠反射镜(112A)的镜面都垂直于x、y平面。