一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术为解决实际光束光轴的定位精度低的问题，提出一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置及方法，其中装置包括激光光源、CQP系统、数据处理单元、参考标准件和三坐标测量机，CQP系统包括一个分束镜和两个探测器；三坐标测量机用于测量参考标准件的位置信息。根据CQP系统输出信号调节光束至与CQP主轴重合，采用三坐标测量机计算CQP系统主轴与参考标准件的相对位置关系；将CQP系统放置在目标安装位置，根据实际光轴位置结合相对位置关系，采用三坐标测量机计算参考标准件的安装位置，并将参考标准件安装在相应位置；调节实际光束光轴与CQP系统的主轴重合，完成激光干涉仪与光轴精密定位调装。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置及方法
本专利技术涉及光学精密测量
，更具体地，涉及一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置及方法。
技术介绍
激光干涉仪在基础前沿、航空航天、空间引力波探测以及尖端精密制造等方面均有重要的应用，其中空间引力波探测对光学干涉仪测量系统的需求更是达到了皮米量级，高精度的超稳光学平台是光学干涉仪的重要组成部分，因此对干涉仪光学平台上的光学元件以及激光光轴进行精密的定位和调装具有重要意义。目前常用的高精度光学干涉仪、调装光学镜片的制作方法是利用三坐标测量机的探头对光学元件的表面进行接触测量，通过探头返回的点数据对是通过对光学元件位置的测量，来确定光束的光轴位置，但是由于光学元件表面加工精度的影响，难以保证光束经过光学元件反射或透射后实际光束光轴的定位精度。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的光束经过光学元件反射或透射后实际光束光轴的定位精度低的缺陷，提供一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置，以及一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置，包括激光光源、调制单元、CQP系统、参考标准件和三坐标测量机，其中：所述CQP(calibratedquadrantphotodiodepair，校准四象限对)系统包括一个分束镜和两个探测器；所述三坐标测量机用于测量所述参考标准件的位置信息；<br>调节所述激光光源与所述CQP系统的位置使激光光束光轴与所述CQP系统的主轴重合，采用所述三坐标测量机计算所述CQP系统主轴与所述参考标准件的相对位置关系；在安装激光干涉仪上的光学元件时，将CQP系统放置在目标安装位置，根据实际光轴位置结合所述相对位置关系，采用所述三坐标测量机计算所述参考标准件的安装位置，并将所述参考标准件安装在相应位置；调节激光干涉仪中的光学元件使实际光束光轴与所述CQP系统的主轴重合，完成激光干涉仪与光轴精密定位调装。作为优选方案，探测器包括QPD(quadrantphotodiode，四象限光电探测器)。作为优选方案，所述两个探测器距离所述分束镜的分束面的光程不相等。作为优选方案，所述装置还包括调制单元和数据处理单元，激光光源出射的激光光束经调制单元的功率调制后输入CQP系统中。调制后的激光光束经分束镜分束后以不同角度入射至两个探测器中，探测器分别将输出信号发送至数据处理单元中进行处理，得到解调后的输出信号，能够有效避免低频测量噪声。作为优选方案，所述装置还包括基底，所述CQP系统、参考标准件设置在所述基底上。本专利技术还提出一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装方法，应用于上述任一技术方案提出的基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置，具体包括以下步骤：S1：调节所述激光光源与所述CQP系统的位置使激光光束光轴与所述CQP系统的主轴重合；S2：采用所述三坐标测量机计算所述CQP系统主轴与所述参考标准件的相对位置关系；S3：将CQP系统放置在目标安装位置，根据实际光轴位置结合所述相对位置关系，采用所述三坐标测量机计算所述参考标准件的安装位置，并将所述参考标准件安装在相应位置；S4：调节激光干涉仪中的光学元件使实际光束光轴与所述CQP系统的主轴重合，完成激光干涉仪与光轴精密定位调装。作为优选方案，所述CQP系统采用差分功率传感方法对入射光进行光功率信号采集。作为优选方案，所述激光光束光轴与CQP系统的主轴重合的判断依据包括：所述CQP系统中的两个探测器的输出信号经数据处理单元解调处理后分别为零。作为优选方案，所述CQP系统主轴与所述参考标准件的相对位置关系通过采用三坐标测量机测量参考标准件各个面的法向量及顶点位置数据并进一步解算得到。作为优选方案，所述S2步骤中，其具体步骤包括：S21：采用所述三坐标测量机测量参考标准件各个面的法向量及顶点位置；S22：围绕激光光轴方向将所述CQP系统旋转固定角度，跳转执行S21步骤，至旋转次数大于N次，执行S23步骤；其中N≥3；S23：根据所述参考标准件的法向量及顶点位置数据，解算得到激光光轴的方向矢量及空间坐标，进一步计算得到CQP系统主轴与参考标准件的相对位置关系。作为优选方案，所述S22步骤中，N取值为4。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术结合CQP系统、三坐标测量机和参考标准件对光束进行直接测量定位，能够有效地避免了光学镜片的表面加工误差引起的光束偏移；本专利技术对入射光束进行激光功率调制，可以有效地提高差分功率传感的测量精度，进而提高实际光束光轴定位精度。附图说明图1为实施例1的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置的结构示意图。图2为实施例2的激光干涉仪与光轴精密定位调装方法的流程图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例1本实施例提出一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置，如图1所示，为本实施例的基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置的结构示意图。本实施例提出的基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置中，包括激光光源1、调制单元2、CQP系统3、数据处理单元4、参考标准件5和三坐标测量机6，其中，CQP系统3中包括分束镜301、第一QPD302和第二QPD303，且第一QPD302和第二QPD303距离分束镜301的分束面的光程不相等。其中，CQP系统3是一种通过测量经光学元件出射或反射激光的绝对位置实现光学元件精密调装的系统，其作用是确定空间光束与稳定的参考标准件5之间的相对位置关系；三坐标测量机6用于测量所述参考标准件5的位置信息。CQP系统3中，当光束以不同的角度入射时，分别在第一QPD302和第二QPD303的表面形成不同位置的光斑，每个象限输出的电流信号正比于该象限感光面接收到的光功率，根据四个象限的输出信号可以计算出光斑的质心位置，进一步确认空间光束与参考标准件5之间的相对位置关系。本实施例中，激光光源1出射的激光光束经调制单元2的功率调制后输入CQP系统3中，调制后的激光光束经CQP系统3中的分束镜301分束后以不同角度入射至第一QPD302和第二QPD303中，第一QPD302和第二QPD303分别将输出信号发送至数据处理单元4中进行处理，得到解调后的输出信号。本实施例通过调制单元2对激光光束进行功率调制，然后经过数据处理单元4的解调获取每个象限的输出信号，能够有效地避免低频测量噪声影响调装效果。进一步的，本实施例中的激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置，其特征在于，包括激光光源、CQP系统、参考标准件和三坐标测量机，其中：/n所述CQP系统包括一个分束镜和两个探测器；/n所述三坐标测量机用于测量所述参考标准件的位置信息；/n调节所述激光光源与所述CQP系统的位置使激光光束光轴与所述CQP系统的主轴重合，采用所述三坐标测量机计算所述CQP系统主轴与所述参考标准件的相对位置关系；在安装激光干涉仪上的光学元件时，将CQP系统放置在目标安装位置，根据实际光轴位置结合所述相对位置关系，采用所述三坐标测量机计算所述参考标准件的安装位置，并将所述参考标准件安装在相应位置；调节激光干涉仪中的光学元件使实际光束光轴与所述CQP系统的主轴重合，完成激光干涉仪与光轴精密定位调装。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置，其特征在于，包括激光光源、CQP系统、参考标准件和三坐标测量机，其中：
所述CQP系统包括一个分束镜和两个探测器；
所述三坐标测量机用于测量所述参考标准件的位置信息；
调节所述激光光源与所述CQP系统的位置使激光光束光轴与所述CQP系统的主轴重合，采用所述三坐标测量机计算所述CQP系统主轴与所述参考标准件的相对位置关系；在安装激光干涉仪上的光学元件时，将CQP系统放置在目标安装位置，根据实际光轴位置结合所述相对位置关系，采用所述三坐标测量机计算所述参考标准件的安装位置，并将所述参考标准件安装在相应位置；调节激光干涉仪中的光学元件使实际光束光轴与所述CQP系统的主轴重合，完成激光干涉仪与光轴精密定位调装。


2.根据权利要求1所述的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置，其特征在于，所述探测器包括QPD。


3.根据权利要求2所述的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置，其特征在于，所述两个探测器距离所述分束镜的分束面的光程不相等。


4.根据权利要求2所述的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置，其特征在于，所述装置还包括调制单元和数据处理单元；所述激光光源出射的激光光束经所述调制单元的功率调制后输入所述CQP系统中，调制后的激光光束经所述分束镜分束后以不同角度入射至所述两个探测器中，所述探测器分别将输出信号发送至所述数据处理单元中进行处理，得到解调后的输出信号。


5.根据权利要求1所述的激光干涉仪与光轴精密定位调装装置，其特征在于，所述装置还包括基底，所述CQP系统、参考标准件设置在所述基底上。


6.一种基于CQP的激光干涉仪与光轴精密定位调装方法，应用于权利要求1～5任一项提出的基于CQP的激光干涉仪与光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静怡，罗华优，段会宗，颜浩，叶贤基，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44