一种基于电磁诱导透明原子光栅的位移测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于精密位移测量技术领域，提供一种基于电磁诱导透明原子光栅的位移测量系统，包括包括耦合激光源、探测激光源、偏频锁频光路、电磁诱导锁频光路、参考干涉光路、测量干涉光路和光电探测光路；本发明专利技术通过干涉光路搭建相应驻波场结构，在电磁诱导透明机制下周期性地修改原子介质中的折射率，构建了栅距可调的原子光栅，通过四个双通道光电探测器进行探测，实现了通过原子光栅进行位移测量，提高了测量精度。而且，本发明专利技术突破了实体光栅栅距不可调节的局限，可针对待测物体不同的位移程度，合理设置栅距，实现位移最小分辨率可调的光栅位移测量系统，从而适应多种环境下的位移测量需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁诱导透明原子光栅的位移测量装置和方法
本专利技术属于精密位移测量
，具体涉及一种基于电磁诱导透明原子光栅的位移测量装置和方法。
技术介绍
光栅位移测量技术最早是利用光栅重叠形成的莫尔条纹现象，实现位移的精密测量，但基于这种测量原理的光栅只适合用于对精度要求不高的场合。之后随着干涉测量原理的光栅位移测量技术的发展，光栅位移测量的精度提高到了纳米量级，并在光刻机等前沿装备上得到应用。但传统的光栅位移测量技术均以实体光栅为主，光栅的制造技术包括激光直写、电子束光刻、纳米压印等，光栅的加工精度直接影响着光栅位移测量的精度。其中光栅加工误差主要以栅距误差为主，栅距误差所导致的累计误差是实体光栅所不可避免的问题。使用传统实体光栅的位移测量方法存在两方面的局限性。首先，传统光栅制作中不可避免的存在缺陷，这将会导致测量误差；而且，实体光栅的使用存在单一性，单次制作的光栅只能在一个应用场景中，测量需求的改变只能通过光栅的更换而实现，这将会带来成本的提高和重复调节系统的复杂性。光栅被定义为能使入射光的振幅或相位产生周期性空间调制的光学元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电磁诱导透明原子光栅的位移测量装置，其特征在于，包括耦合激光源（1）、探测激光源（2）、偏频锁频光路（3）、电磁诱导锁频光路（4）、参考干涉光路（5）、测量干涉光路（6）和光电探测光路（7）；/n所述耦合激光源（1）输出的耦合光经第一分束组件（10）分为三束光泵浦光，一束作为电磁诱导耦合光入射至所述电磁诱导锁频光路（4），另一束作为参考耦合光经参考干涉光路（5）后入射至原子蒸汽池（8），第三束作为测量耦合光经测量干涉光路（6）后入射至原子蒸汽池（8），所述测量干涉光路（6）固定设置在待测样品（9）上；所述探测激光源（2）输出的探测光经第二分束组件（12）后分为四束光，其中，一束作为...

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁诱导透明原子光栅的位移测量装置，其特征在于，包括耦合激光源（1）、探测激光源（2）、偏频锁频光路（3）、电磁诱导锁频光路（4）、参考干涉光路（5）、测量干涉光路（6）和光电探测光路（7）；
所述耦合激光源（1）输出的耦合光经第一分束组件（10）分为三束光泵浦光，一束作为电磁诱导耦合光入射至所述电磁诱导锁频光路（4），另一束作为参考耦合光经参考干涉光路（5）后入射至原子蒸汽池（8），第三束作为测量耦合光经测量干涉光路（6）后入射至原子蒸汽池（8），所述测量干涉光路（6）固定设置在待测样品（9）上；所述探测激光源（2）输出的探测光经第二分束组件（12）后分为四束光，其中，一束作为电磁诱导探测光与所述电磁诱导耦合光反向重合入射至所述电磁诱导锁频光路（4），第二束作为偏频锁频光束入射至所述偏频锁频光路（3，第三束作为参考探测光与参考耦合光反向重合入射至所述入射至原子蒸汽池，第四束作为测量探测光与所述测量耦合光反向重合入射至原子蒸汽池；
所述偏频锁频光路（3）用于获得锁频信号对所述探测激光源（2）输出的探测光的频率进行锁定，所述电磁诱导锁频光路（4）用于获得电磁诱导透明信号进而对所述耦合激光源（1）输出的耦合光频率进行锁定；所述参考干涉光路（5）包括第一迈克尔逊干涉仪，用于使参考耦合光产生干涉条纹，所述测量干涉光路（6）包括第二迈克尔逊干涉仪，用于使测量耦合光产生干涉条纹；
所述光电探测光路（7）包括合束组件、第三分束组件和四个双通道光电探测器（28），所述参考探测光和参考耦合光以及所述测量探测光和测量耦合光分别在所述原子蒸汽池内发生电磁诱导透明形成原子光栅，参考探测光和测量探测光分别穿过原子光栅后分别形成的多级衍射信号经合束组件合束，被所述第三分束组件分成相位差为0°、90°、180°和270°四束光，然后分别被一个双通道探测器（28）探测，双通道光电探测器（28）的两个通道分别用于接收正一级和负一级的衍射干涉信号。


2.根据权利要求1所述的一种基于电磁诱导透明原子光栅的位移测量装置，其特征在于，所述第一分束组件包括两个分束器，所述第二分束组件包括三个分束器；所述第三分束组件包括第一二分之一波片（12）、第一消偏振分束棱镜（25）、第一偏振分束棱镜（26）和第二偏振分束棱镜（27），参考探测光和测量探测光分别穿过原子光栅后分别形成的多级衍射信号经合束组件合束后，入射到所述第一二分之一波片（12），然后经第二消偏振分束棱镜（25）后分为两束光，这两束光分别经第一偏振分束棱镜（26）和第二偏振分束棱镜（27）后分成相位差为0°、90°、180°和270°四束光。


3.根据权利要求1所述的一种基于电磁诱导透明原子光栅的位移测量装置，其特征在于，还包括第一声光调制器（13）、光纤入光耦合头（15）和光纤（16），所述测量干涉光路（6）还包括光纤出光耦合头（17）和光功率探测单元（19），所述光纤（16）的两端分别与所述光纤入光耦合头（15）和光纤出光耦合头（17）连接，测量耦合光依次经声光调制器（13）、光纤入光耦合头（15）和光纤（16）从所述光纤出光耦合头（17）入射至测量干涉光路（6），所述光功率探测单元（19）用于获得从光纤出光耦合头（25）输出的激光功率起伏信号，并通过伺反馈控制模块将其转换为功率反馈信号后输出给所述声光调制器（13），进而对所述光纤出光耦合头（25）输出的激光功率进行锁定。


4.根据权利要求1所述的一种基于电磁诱导透明原子光栅的位移测量装置，其特征在于，所述参考干涉光路（5）还包括第一整形棱镜对（22），所述测量干涉光路（6）包括还第二整形棱镜对（24），所述第一整形棱镜对（22）和第二整形棱镜对（24）分别用于将所述参考耦合光和测量耦合光整形为椭圆光斑后发送给所述第一迈克尔逊干涉仪和第二迈克尔逊干涉仪；
所述第一迈克尔逊干涉仪包括第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：元晋鹏，汪丽蓉，董世超，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14