CN110174054A - 一种高稳定性四光程激光干涉测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，属于几何量计量技术领域。本发明主要包括稳频激光器、第一λ/2波片、小偏振分光镜、直角棱镜、第二λ/2波片、第一大偏振分光镜、第一λ/4波片、试样、第二λ/4波片、第二大偏振分光镜、大角锥棱镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、小角锥棱镜、偏振片和光电接收器。光束在干涉仪的测量臂中往返四次，使测量系统的光学分辨力由通常单光程干涉测量系统的λ/2提高到λ/8，同时，所述测量系统还具有准共光路式光学系统结构，即测量光束与参考光束的传播路径相似，光程差主要由被测试样的长度引起，因此，测量系统具有良好的抗干扰能力。本发明能够用于低膨胀材料线膨胀系数测量等微小尺寸变化的高精度测量。

Description

一种高稳定性四光程激光干涉测量系统

技术领域

本发明涉及一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，具体涉及一种能够应用于纳米级准确度材料尺寸变化测量的四光程准共光路式激光干涉仪光学系统，属于几何量计量技术领域。

背景技术

随着微纳米技术的发展，各种精密结构的设计和加工水平显著提高，对材料热稳定性也提出了更高的要求。低膨胀材料由于其具有线膨胀系数小、耐高温、耐热冲击等优异性能，在精密工程领域得到广泛应用，如大型太空望远镜、紫外光刻机和激光陀螺等的关键部件均采用低膨胀微晶玻璃等低膨胀材料制成。密度小、刚度高、强度高的新型低膨胀纳米复合材料在航空航天等领域也显示出了重要应用价值。精确地测量这类材料的线膨胀系数，可以帮助工程技术人员更好地完成精密结构设计、误差分配和加工过程控制，也有助于新材料的研究和应用。为了解决线膨胀系数为10^-8K^-1甚至更小量级的低膨胀材料的测量问题，如何实现纳米级准确度的材料尺寸变化测量引起国内外研究者的重视。

激光干涉测量技术以其测量准确度高和量值可溯源等特点，在高精度线膨胀系数测量装置中得到广泛应用，现有的干涉测量装置包括Michelson干涉仪和Fizeau干涉仪等不同类型。激光干涉测量系统所能达到的测量准确度与其测量分辨力直接相关，为了提高测量分辨力，有的线膨胀系数测量装置采用双光程干涉系统将测量系统的光学分辨力提高了一倍。研究具有更高分辨力的测量方法，对提高低膨胀材料线膨胀系数测量的准确度有重要意义。

发明内容

为了实现材料尺寸变化的高准确度测量，满足低膨胀材料线膨胀系数测量等需求，本发明公开的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统要解决的技术问题是：采用四倍光程的光学系统测量试样的尺寸变化，与现有的单光程或双光程激光干涉测量系统相比，测量分辨力进一步提高，能够更好地满足纳米级准确度的试样长度变化测量需求，用于低膨胀材料线膨胀系数测量等微小尺寸变化的高精度测量。本发明具有抗干扰能力强、测量精度高的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明公开的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，采用四倍光程，即光束在干涉仪的测量臂中往返四次，使测量系统的光学分辨力由通常单光程干涉测量系统的λ/2提高到λ/8，因此，显著提高激光干涉系统的测量分辨力，同时，所述测量系统还具有准共光路式光学系统结构，即测量光束与参考光束的传播路径相似，光程差主要由被测试样的长度引起，因此，测量系统具有良好的抗干扰能力。能够用于低膨胀材料线膨胀系数测量等微小尺寸变化的高精度测量。

本发明公开的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，主要包括稳频激光器、第一λ/2波片、小偏振分光镜、直角棱镜、第二λ/2波片、第一大偏振分光镜、第一λ/4波片、试样、第二λ/4波片、第二大偏振分光镜、大角锥棱镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、小角锥棱镜、偏振片和光电接收器。

以第一大偏振分光镜为中心，说明各组成部分之间的位置关系；第一大偏振分光镜的左侧为前后并排放置的直角棱镜和小偏振分光镜，在第一大偏振分光镜与直角棱镜之间，放置第二λ/2波片；小偏振分光镜的左侧为小角锥棱镜、第一λ/2波片和偏振片，小角锥棱镜对准小偏振分光镜的后半部，第一λ/2波片对准小偏振分光镜的前上部，偏振片对准小偏振分光镜的前下部；第一λ/2波片的左侧为稳频激光器；偏振片的左侧为光电接收器；第一大偏振分光镜的右侧依次为第一λ/4波片、试样、第二λ/4波片、第二大偏振分光镜和大角锥棱镜，第二大偏振分光镜的后方为第一平面反射镜；第一大偏振分光镜的后方为第二平面反射镜，第二平面反射镜与第一平面反射镜对齐。

作为优选，小偏振分光镜和直角棱镜的总宽度等于第一大偏振分光镜的宽度，小偏振分光镜和直角棱镜胶合在一起或紧贴着放置。

本发明公开的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统的工作方法为：从稳频激光器发出的光束，经过第一λ/2波片后被小偏振分光镜分为两束，透过小偏振分光镜的光束为测量光束；被小偏振分光镜反射的光束为参考光束；

测量光束透过第一大偏振分光镜，经过第一λ/4波片，被试样的左端面反射，然后再次通过第一λ/4波片射向第一大偏振分光镜，由于两次经过第一λ/4波片后偏振方向旋转90°，测量光束被第一大偏振分光镜反射；测量光束被第二平面反射镜、第一平面反射镜和第二大偏振分光镜反射后，经过第二λ/4波片，被试样的右端面反射，再次经过第二λ/4波片，测量光束偏振方向又旋转90°，因此，测量光束透过第二大偏振分光镜；然后，测量光束被大角锥棱镜反射回来，再次透过第二大偏振分光镜，经过第二λ/4波片，第二次被试样的右端面反射，然后经过第二λ/4波片，被第二大偏振分光镜、第一平面反射镜和第二平面反射镜反射，回到第一大偏振分光镜并被反射，经过第一λ/4波片，第二次被试样的左端面反射，然后，再次经过第一λ/4波片，透过第一大偏振分光镜；测量光束经过第二λ/2波片，被直角棱镜和小偏振分光镜反射后，射向小角锥棱镜并被小角锥棱镜反射回来；然后，测量光束被小偏振分光镜和直角棱镜反射，经过第二λ/2波片，透过第一大偏振分光镜，经过第一λ/4波片，第三次被试样的左端面反射，然后经过第一λ/4波片，被第一大偏振分光镜、第二平面反射镜、第一平面反射镜和第二大偏振分光镜反射，经过第二λ/4波片，第三次被试样的右端面反射，再次经过第二λ/4波片，透过第二大偏振分光镜；然后，测量光束被大角锥棱镜反射回来，再次透过第二大偏振分光镜，经过第二λ/4波片，第四次被试样的右端面反射；然后经过第二λ/4波片，被第二大偏振分光镜、第一平面反射镜和第二平面反射镜和第一大偏振分光镜反射，经过第一λ/4波片，第四次被试样的左端面反射，然后，再次经过第一λ/4波片，透过第一大偏振分光镜；然后，测量光束透过小偏振分光镜，经过偏振片，射向光电接收器。

参考光束经直角棱镜转折后，通过第二λ/2波片使偏振方向旋转90°，然后透过第一大偏振分光镜，经过第一λ/4波片和第二λ/4波片使偏振方向再次旋转90°，被第二大偏振分光镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜和第一大偏振分光镜反射，再次经过第一λ/4波片和第二λ/4波片，透过第二大偏振分光镜；然后，参考光束被大角锥棱镜反射回来，再次透过第二大偏振分光镜、经过第二λ/4波片和第一λ/4波片，被第一大偏振分光镜、第二平面反射镜、第一平面反射镜和第二大偏振分光镜反射，经过第二λ/4波片和第一λ/4波片，透过第一大偏振分光镜和小偏振分光镜，射向小角锥棱镜并被小角锥棱镜反射回来；然后，参考光束透过小偏振分光镜和第一大偏振分光镜，经过第一λ/4波片和第二λ/4波片，被第二大偏振分光镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜和第一大偏振分光镜反射，再次经过第一λ/4波片和第二λ/4波片，透过第二大偏振分光镜；然后，参考光束被大角锥棱镜反射回来，透过第二大偏振分光镜、第二λ/4波片和第一λ/4波片，被第一大偏振分光镜、第二平面反射镜、第一平面反射镜反射和第二大偏振分光镜反射，经过第二λ/4波片和第一λ/4波片，透过第一大偏振分光镜；然后，参考光束经过第二λ/2波片，被直角棱镜和小偏振分光镜反射，经过偏振片，射向光电接收器。

测量光束和参考光束经过各自的传播路径后在小偏振分光镜处相遇，经过偏振片，两束光产生干涉，干涉信号由光电接收器接收。通过对干涉信号进行处理，能够得到被测的试样的长度变化信息。

在上述工作过程中，测量光束在试样的两个端面各反射四次，参考光束在被测试样的旁边经过八次，测量光束和参考光束的光程差主要由试样的长度引起。

将稳频激光器和第一λ/2波片的组合与光电接收器和偏振片的组合互换位置仍能够实现一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，此时光束传播方向与原传播方向相反。

将稳频激光器、第一λ/2波片、光电接收器和偏振片的组合与小角锥棱镜互换位置，仍能够实现一种高稳定性四光程激光干涉测量系统。

有益效果

1、本发明的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，因为采用四倍光程光学系统，所以干涉系统的光学分辨力达到λ/8，与普通单光程激光干涉测量系统的光学分辨力λ/2相比显著提高，有利于提高系统的测量准确性。

2、本发明的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，因为测量光束与参考光束的传播路径相似，光程差主要由被测试样的长度引起，温度变化等外界因素对测量光束和参考光束的影响相互抵消，所以干涉仪有较强的抗干扰能力，有利于提高干涉系统的稳定性。

3、本发明的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，具有测量分辨力高、抗干扰能力强的优点，能够用于纳米级准确度材料尺寸变化的测量，在低膨胀材料线膨胀系数测量和材料尺寸稳定性测量等方面具有重要的应用价值。

附图说明

图1是本发明所述的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统的实施例的光学系统示意图，其中：图1(a)为俯视图，图1(b)为主视图。

其中，1—稳频激光器，2—第一λ/2波片，3—小偏振分光镜，4—直角棱镜，5—第二λ/2波片，6—第一大偏振分光镜，7—第一λ/4波片，8—试样，9—第二λ/4波片，10—第二大偏振分光镜，11—大角锥棱镜，12—第一平面反射镜，13—第二平面反射镜，14—小角锥棱镜，15—偏振片，16—光电接收器。

图2是本发明所述的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统的实施例的光束与被测试样位置关系示意图。

其中，8—试样，17—测量光束，18—参考光束。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。

实施例1

本实施例的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，主要包括：稳频激光器1，第一λ/2波片2，小偏振分光镜3，直角棱镜4，第二λ/2波片5，第一大偏振分光镜6，第一λ/4波片7，试样8，第二λ/4波片9，第二大偏振分光镜10，大角锥棱镜11，第一平面反射镜12，第二平面反射镜13，小角锥棱镜14，偏振片15和光电接收器16，如图1所示；

以第一大偏振分光镜6为中心，说明该系统各组成部分之间的位置关系；第一大偏振分光镜6的左侧为前后并排放置的直角棱镜4和小偏振分光镜3，小偏振分光镜3和直角棱镜4紧贴着放置，两者的总宽度等于第一大偏振分光镜6的宽度；在大偏振分光镜6与直角棱镜4之间，放置第二λ/2波片5；小偏振分光镜3的左侧为小角锥棱镜14、第一λ/2波片2和偏振片15，小角锥棱镜14对准小偏振分光镜3的后半部，第一λ/2波片2对准小偏振分光镜3的前上部，偏振片15对准小偏振分光镜3的前下部；第一λ/2波片2的左侧为稳频激光器1；偏振片15的左侧为光电接收器16；第一大偏振分光镜6的右侧依次为第一λ/4波片7、试样8、第二λ/4波片9、第二大偏振分光镜10和大角锥棱镜11，第二大偏振分光镜10的后方为第一平面反射镜12；第一大偏振分光镜6的后方为第二平面反射镜13，第二平面反射镜13与第一平面反射镜12对齐。

根据图1所示原理，建立激光干涉测量系统。从稳频激光器1发出的光束，波长为632.8nm，经过第一λ/2波片2，被小偏振分光镜3分为两束，透过小偏振分光镜3的光束为测量光束，被小偏振分光镜3反射的光束为参考光束。

测量光束透过第一大偏振分光镜6，经过第一λ/4波片7，被试样8的左端面反射，然后再次通过第一λ/4波片7射向第一大偏振分光镜6，由于两次经过第一λ/4波片7后偏振方向旋转90°，测量光束被第一大偏振分光镜6反射；测量光束被第二平面反射镜13、第一平面反射镜12和第二大偏振分光镜10反射后，经过第二λ/4波片9，被试样8的右端面反射，再次经过第二λ/4波片9，测量光束偏振方向又旋转90°，因此，测量光束透过第二大偏振分光镜10；然后，测量光束被大角锥棱镜11反射回来，再次透过第二大偏振分光镜10，经过第二λ/4波片9，第二次被试样8的右端面反射，然后经过第二λ/4波片9，被第二大偏振分光镜10、第一平面反射镜12和第二平面反射镜13反射，回到第一大偏振分光镜6并被反射，经过第一λ/4波片7，第二次被试样8的左端面反射，然后，再次经过第一λ/4波片7，透过第一大偏振分光镜6；测量光束经过第二λ/2波片5，被直角棱镜4和小偏振分光镜3反射后，射向小角锥棱镜14并被小角锥棱镜14反射回来；然后，测量光束被小偏振分光镜3和直角棱镜4反射，经过第二λ/2波片5，透过第一大偏振分光镜6，经过第一λ/4波片7，第三次被试样8的左端面反射，然后经过第一λ/4波片7，被第一大偏振分光镜6、第二平面反射镜13、第一平面反射镜12和第二大偏振分光镜10反射，经过第二λ/4波片9，第三次被试样8的右端面反射，再次经过第二λ/4波片9，透过第二大偏振分光镜10；然后，测量光束被大角锥棱镜11反射回来，再次透过第二大偏振分光镜10，经过第二λ/4波片9，第四次被试样8的右端面反射；然后经过第二λ/4波片9，被第二大偏振分光镜10、第一平面反射镜12和第二平面反射镜13和第一大偏振分光镜6反射，经过第一λ/4波片7，第四次被试样8的左端面反射，然后，再次经过第一λ/4波片7，透过第一大偏振分光镜6；然后，测量光束透过小偏振分光镜3，经过偏振片15，射向光电接收器16。

参考光束经直角棱镜4转折后，通过第二λ/2波片5使偏振方向旋转90°，然后透过第一大偏振分光镜6，经过第一λ/4波片7和第二λ/4波片9使偏振方向再次旋转90°，被第二大偏振分光镜10、第一平面反射镜12、第二平面反射镜13和第一大偏振分光镜6反射，再次经过第一λ/4波片7和第二λ/4波片9，透过第二大偏振分光镜10；然后，参考光束被大角锥棱镜11反射回来，再次透过第二大偏振分光镜10、第二λ/4波片9和第一λ/4波片7，被第一大偏振分光镜6、第二平面反射镜13、第一平面反射镜12反射和第二大偏振分光镜10反射，经过第二λ/4波片9和第一λ/4波片7，透过第一大偏振分光镜6和小偏振分光镜3，射向小角锥棱镜14并被小角锥棱镜14反射回来；然后，参考光束透过小偏振分光镜3和第一大偏振分光镜6，经过第一λ/4波片7和第二λ/4波片9，被第二大偏振分光镜10、第一平面反射镜12、第二平面反射镜13和第一大偏振分光镜6反射，再次经过第一λ/4波片7和第二λ/4波片9，透过第二大偏振分光镜10；然后，参考光束被大角锥棱镜11反射回来，透过第二大偏振分光镜10、经过第二λ/4波片9和第一λ/4波片7，被第一大偏振分光镜6、第二平面反射镜13、第一平面反射镜12和第二大偏振分光镜10反射，经过第二λ/4波片9和第一λ/4波片7，透过第一大偏振分光镜6；然后，参考光束经过第二λ/2波片5，被直角棱镜4和小偏振分光镜3反射，经过偏振片15，射向光电接收器16。

测量光束和参考光束经过各自的传播路径后在小偏振分光镜3处相遇，经过偏振片15，两束光产生干涉，干涉信号由光电接收器16接收。通过对干涉信号进行处理，可以得到被测的试样8的长度变化信息。

在上述工作过程中，测量光束在试样8的两个端面各反射四次，参考光束在被测试样的旁边经过八次，测量光束和参考光束的光程差主要由试样8的长度引起，如图2所示。

本实施例公开的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统能够更好地满足纳米级准确度的试样8长度变化测量需求，用于低膨胀材料线膨胀系数高精度测量。

为了验证所述一种高稳定性四光程激光干涉测量系统的稳定性，用在平晶上所镀的反光膜作为试样8进行测量试验，测量光束在反光膜的两个表面反射，由于反光膜的厚度很小，其在实验室环境下的变化可以忽略。由试验得到测量数据在1小时内的变化小于20nm，结果表明所述激光干涉测量系统具有良好的稳定性。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，其特征在于：主要包括稳频激光器(1)、第一λ/2波片(2)、小偏振分光镜(3)、直角棱镜(4)、第二λ/2波片(5)、第一大偏振分光镜(6)、第一λ/4波片(7)、试样(8)、第二λ/4波片(9)、第二大偏振分光镜(10)、大角锥棱镜(11)、第一平面反射镜(12)、第二平面反射镜(13)、小角锥棱镜(14)、偏振片(15)和光电接收器(16)；

以第一大偏振分光镜(6)为中心，说明各组成部分之间的位置关系；第一大偏振分光镜(6)的左侧为前后并排放置的直角棱镜(4)和小偏振分光镜(3)，在第一大偏振分光镜(6)与直角棱镜(4)之间，放置第二λ/2波片(5)；小偏振分光镜(3)的左侧为小角锥棱镜(14)、第一λ/2波片(2)和偏振片(15)，小角锥棱镜(14)对准小偏振分光镜(3)的后半部，第一λ/2波片(2)对准小偏振分光镜(3)的前上部，偏振片(15)对准小偏振分光镜(3)的前下部；第一λ/2波片(2)的左侧为稳频激光器(1)；偏振片(15)的左侧为光电接收器(16)；第一大偏振分光镜(6)的右侧依次为第一λ/4波片(7)、试样(8)、第二λ/4波片(9)、第二大偏振分光镜(10)和大角锥棱镜(7)，第二大偏振分光镜(10)的后方为第一平面反射镜(12)；第一大偏振分光镜(6)的后方为第二平面反射镜(13)，第二平面反射镜(13)与第一平面反射镜(12)对齐。

2.如权利要求1所述的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，其特征在于：小偏振分光镜(3)和直角棱镜(4)的总宽度等于第一大偏振分光镜(6)的宽度，小偏振分光镜(3)和直角棱镜(4)胶合在一起或紧贴着放置。

3.如权利要求1或2所述的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，其特征在于：工作方法为，从稳频激光器(1)发出的光束，经过第一λ/2波片(2)后被小偏振分光镜(3)分为两束，透过小偏振分光镜(3)的光束为测量光束；被小偏振分光镜(3)反射的光束为参考光束；

测量光束透过第一大偏振分光镜(6)，经过第一λ/4波片(7)，被试样(8)的左端面反射，然后再次通过第一λ/4波片(7)射向第一大偏振分光镜(6)，由于两次经过第一λ/4波片(7)后偏振方向旋转90°，测量光束被第一大偏振分光镜(6)反射；测量光束被第二平面反射镜(13)、第一平面反射镜(12)和第二大偏振分光镜(10)反射后，经过第二λ/4波片(9)，被试样(8)的右端面反射，再次经过第二λ/4波片(9)，测量光束偏振方向又旋转90°，因此，测量光束透过第二大偏振分光镜(10)；然后，测量光束被大角锥棱镜(11)反射回来，再次透过第二大偏振分光镜(10)，经过第二λ/4波片(9)，第二次被试样(8)的右端面反射，然后经过第二λ/4波片(9)，被第二大偏振分光镜(10)、第一平面反射镜(12)和第二平面反射镜(13)反射，回到第一大偏振分光镜(6)并被反射，经过第一λ/4波片(7)，第二次被试样(8)的左端面反射，然后，再次经过第一λ/4波片(7)，透过第一大偏振分光镜(6)；测量光束经过第二λ/2波片(5)，被直角棱镜(4)和小偏振分光镜(3)反射后，射向小角锥棱镜(14)并被小角锥棱镜(14)反射回来；然后，测量光束被小偏振分光镜(3)和直角棱镜(4)反射，经过第二λ/2波片(5)，透过第一大偏振分光镜(6)，经过第一λ/4波片(7)，第三次被试样(8)的左端面反射，然后经过第一λ/4波片(7)，被第一大偏振分光镜(6)、第二平面反射镜(13)、第一平面反射镜(12)和第二大偏振分光镜(10)反射，经过第二λ/4波片(9)，第三次被试样(8)的右端面反射，再次经过第二λ/4波片(9)，透过第二大偏振分光镜(10)；然后，测量光束被大角锥棱镜(11)反射回来，再次透过第二大偏振分光镜(10)，经过第二λ/4波片(9)，第四次被试样(8)的右端面反射；然后经过第二λ/4波片(9)，被第二大偏振分光镜(10)、第一平面反射镜(12)和第二平面反射镜(13)和第一大偏振分光镜(6)反射，经过第一λ/4波片(7)，第四次被试样(8)的左端面反射，然后，再次经过第一λ/4波片(7)，透过第一大偏振分光镜(6)；然后，测量光束透过小偏振分光镜(3)，经过偏振片(15)，射向光电接收器(16)；

参考光束经直角棱镜(4)转折后，通过第二λ/2波片(5)使偏振方向旋转90°，然后透过第一大偏振分光镜(6)，经过第一λ/4波片(7)和第二λ/4波片(9)使偏振方向再次旋转90°，被第二大偏振分光镜(10)、第一平面反射镜(12)、第二平面反射镜(13)和第一大偏振分光镜(6)反射，再次经过第一λ/4波片(7)和第二λ/4波片(9)，透过第二大偏振分光镜(10)；然后，参考光束被大角锥棱镜(11)反射回来，再次透过第二大偏振分光镜(10)、经过第二λ/4波片(9)和第一λ/4波片(7)，被第一大偏振分光镜(6)、第二平面反射镜(13)、第一平面反射镜(12)和第二大偏振分光镜(10)反射，经过第二λ/4波片(9)和第一λ/4波片(7)，透过第一大偏振分光镜(6)和小偏振分光镜(3)，射向小角锥棱镜(14)并被小角锥棱镜(14)反射回来；然后，参考光束透过小偏振分光镜(3)和第一大偏振分光镜(6)，经过第一λ/4波片(7)和第二λ/4波片(9)，被第二大偏振分光镜(10)、第一平面反射镜(12)、第二平面反射镜(13)和第一大偏振分光镜(6)反射，再次经过第一λ/4波片(7)和第二λ/4波片(9)，透过第二大偏振分光镜(10)；然后，参考光束被大角锥棱镜(11)反射回来，透过第二大偏振分光镜(10)、第二λ/4波片(9)和第一λ/4波片(7)，被第一大偏振分光镜(6)、第二平面反射镜(13)、第一平面反射镜(12)反射和第二大偏振分光镜(10)反射，经过第二λ/4波片(9)和第一λ/4波片(7)，透过第一大偏振分光镜(6)；然后，参考光束经过第二λ/2波片(5)，被直角棱镜(4)和小偏振分光镜(3)反射，经过偏振片(15)，射向光电接收器(16)；

测量光束和参考光束经过各自的传播路径后在小偏振分光镜(3)处相遇，经过偏振片(15)，两束光产生干涉，干涉信号由光电接收器(16)接收；通过对干涉信号进行处理，能够得到被测的试样(8)的长度变化信息；

在上述工作过程中，测量光束在试样(8)的两个端面各反射四次，参考光束在被测试样的旁边经过八次，测量光束和参考光束的光程差主要由试样(8)的长度引起。

4.如权利要求1或2所述的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，其特征在于：将稳频激光器(1)和第一λ/2波片(2)的组合与光电接收器(16)和偏振片(15)的组合互换位置仍能够实现一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，此时光束传播方向与原传播方向相反。

5.如权利要求1或2所述的一种高稳定性四光程激光干涉测量系统，其特征在于：将稳频激光器(1)、第一λ/2波片(2)、光电接收器(16)和偏振片(15)的组合与小角锥棱镜(14)互换位置，仍能够实现一种高稳定性四光程激光干涉测量系统。