基于阵列式探测器的单光束三自由度零差激光干涉仪制造技术

基于阵列式探测器的单光束三自由度零差激光干涉仪属于激光应用技术领域；本发明专利技术将单一频率的激光光束输入至迈克尔逊干涉结构，通过设置参考平面反射镜的角度使得测量光束和参考光束非共轴干涉并形成单光束零差干涉信号，选用阵列式探测器有效接收单光束零差干涉信号，最终通过基于Lissajous椭圆拟合的三自由度解耦方法对单光束零差干涉信号实现三自由度信号线性解耦。本发明专利技术所述的激光干涉仪不存在角度解耦非线性，显著降低了周期非线性误差，相比于其他现有三自由度激光干涉仪同时兼具结构简单、角度测量范围大和易于集成的优点，满足了三自由度激光干涉仪对位移及角度测量的高精度需求。

【技术实现步骤摘要】
基于阵列式探测器的单光束三自由度零差激光干涉仪
本专利技术属于激光应用
，主要涉及一种基于阵列式探测器的单光束三自由度零差激光干涉仪。
技术介绍
激光干涉测量技术是精密工程中的基础核心技术，在精密计量、高端装备制造以及大科学装置等领域发挥着十分重要的作用。随着上述领域近年来的飞速发展，不仅需要位移测量的精度从纳米量级提升至亚纳米乃至皮米量级，同时也需要位移测量的形式从单轴线位移测量转变为多轴线/角位移三自由度复合测量。目前，在多轴激光干涉测量领域使用最广泛的是基于平行光束测量的激光干涉仪。基于平行光束测量的激光干涉仪按原理可分为零差/外差激光干涉测量，通常以三轴(或多轴)相互平行的测量光束同时测量被测目标的不同部分，每一轴的测量光束均实现单轴位移测量，且测量光斑在被测目标面按照“品”字型或“L”型等方式排列。由每个测量轴得到的位移结果可解算出被测目标的三自由度信息，包括位移、偏摆角和俯仰角。在激光干涉仪众多误差源中，周期非线性误差是限制激光干涉仪突破纳米精度的主要瓶颈。Heydemann椭圆拟合修正方法可将零差激光干涉仪的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于阵列式探测器的单光束三自由度零差激光干涉仪，包括：单一频率的第一输入光束、迈克尔逊干涉结构、阵列式探测与信号解耦模块；/n其特征在于：所述迈克尔逊干涉结构包括固定的参考平面反射镜以及可移动的目标平面反射镜；所述第一输入光束入射至迈克尔逊干涉结构后被分成第一测量光束和第一参考光束；第一测量光束被目标平面反射镜至少反射一次且第一参考光束被参考平面反射镜至少反射一次；并且第一测量光束和第一参考光束在输出行进路径中至少有一部分重合并形成第一单光束零差干涉信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于阵列式探测器的单光束三自由度零差激光干涉仪，包括：单一频率的第一输入光束、迈克尔逊干涉结构、阵列式探测与信号解耦模块；
其特征在于：所述迈克尔逊干涉结构包括固定的参考平面反射镜以及可移动的目标平面反射镜；所述第一输入光束入射至迈克尔逊干涉结构后被分成第一测量光束和第一参考光束；第一测量光束被目标平面反射镜至少反射一次且第一参考光束被参考平面反射镜至少反射一次；并且第一测量光束和第一参考光束在输出行进路径中至少有一部分重合并形成第一单光束零差干涉信号。


2.根据权利要求1所述的固定的参考平面反射镜，其特征在于：固定的参考平面反射镜的反射面与第一参考光束不垂直，使得第一测量光束和第一参考光束在输出行进路径中非共轴传输。


3.根据权利要求1所述的阵列式探测与信号解耦模块，包括探测通道分布为m×n的阵列式探测器，其中m为探测通道纵向分布数量，即行数，n为探测单元横向分布数量，即列数，其特征在于：探测通道横向分布间距不均等，行数m和列数n均大于等于2且行数和列数的乘积大于等于8；阵列式探测器的探测通道可以有效探测第一测量光束和第一参考光束在输出路径形成的第一单光束零差干涉信号。


4.根据权利要求1所述的激光干涉仪，其三自由度解耦方法可对第一单光束零差干涉信号实现三自由度信号线性解耦；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：于亮，胡鹏程，林雄磊，苏晓博，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23