一种基于四区域等线宽相位调制光栅的面外位移传感单元制造技术

本发明专利技术一种基于四区域等线宽相位调制光栅的面外位移传感单元，属于位移传感技术领域；包括覆盖在被测物体上的铬膜、二氧化硅基底及覆盖于二氧化硅基底上的铬膜；将被测物体固定于固定外框的内顶面，在被测物体下表面覆盖一层铬膜；二氧化硅基底上表面均分为多个等宽的区域，每四个连续区域为一个单元；通过连接结构将二氧化硅基底水平固定于所述固定外框内的中部，并在二氧化硅基底每个单元的第一区域和第三区域表面覆盖一层铬膜，得到四区域等线宽相位调制光栅，由四区域等线宽相位调制光栅、覆盖在被测物体上的铬膜以及空气间隙构成了新型相位调制光学谐振腔；当空气间隙在每周期的10μm范围内时，该传感单元的面外位移测量灵敏度最高，可达0.25％/nm。可达0.25％/nm。可达0.25％/nm。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四区域等线宽相位调制光栅的面外位移传感单元


[0001]本专利技术属于位移传感
，具体涉及一种基于四区域等线宽相位调制光栅的面外位移传感单元。

技术介绍

[0002]目前具备高可行性的光学测量单元通常是基于光栅干涉腔的，常见做法是通过电子细分、调制解调或者减小入射激光波长来提升光学位移测量单元的位移
‑
光强灵敏度，但是细分手段会增加传感器的系统复杂度，减小波长则会导致线性范围的下降。
[0003]实际上，现有光栅干涉腔因为0级反射光束的存在，超过50％的能量都集中在不可探测的0级中，这造成了能量利用率以及衍射效率和灵敏度的大大降低；同时，0 级光束通常会反射回激光器，影响激光器的工作稳定性；并且，发生干涉的两束衍射光束光强通常不同，导致干涉衍射光束的光强信号无法达到理想对比度。
[0004]Degertekin等人从复振幅叠加的标量衍射理论出发，通过制作两个紧挨着的相位相反的光栅实现了正负一级干涉衍射光束光强信号的反相，进而调控了不同干涉衍射级次之间的光强关系[Van Gorp,B.,A.G.On本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于四区域等线宽相位调制光栅的面外位移传感单元，包括封装外壳、固定外框、激光器和光电探测器，所述封装外壳位于最外侧、用于安装和固定整个传感单元，固定外框设置于封装外壳内，激光器和光电探测器设置于固定外框内、分别用于发射和接收光束；其特征在于：还包括覆盖在被测物体上的铬膜、二氧化硅基底及覆盖于二氧化硅基底上的铬膜；将被测物体通过连接结构固定于固定外框的内顶面，并在被测物体的下表面覆盖一层铬膜，即为覆盖在被测物体上的铬膜；所述二氧化硅基底为块状结构，其上表面均分为多个等宽的区域，每四个连续区域为一个单元；每个单元中各区域内二氧化硅基底的厚度从左到右为：第一区域＝第二区域＜第三区域＜第四区域；通过连接结构将二氧化硅基底水平固定于所述固定外框内的中部，并在二氧化硅基底每个单元的第一区域和第三区域表面覆盖一层铬膜，即为覆盖于二氧化硅基底上的铬膜；所述二氧化硅基底及覆盖于其上的铬膜组成四区域等线宽相位调制光栅，覆盖在被测物体上的铬膜和四区域等线宽相位调制光栅之间形成空气间隙；由四区域等线宽相位调制光栅、覆盖在被测物体上的铬膜以及空气间隙构成了新型相位调制光学谐振腔；所述激光器和光电探测器均安装于所述固定外框内底面，由激光器沿竖直方向发射光束打在四区域等线宽相位调制光栅上，一部分光碰到覆盖在光栅表面的铬膜后反射，形成反射衍射光束，另一部分光从未覆盖铬膜处透过，穿过空气间隙，被覆盖在被测物体表面的铬膜反射，再次透过光栅上表面未覆盖金属膜区域形成透射衍射光束，两种光束相干叠加，由光电探测器接收；其中出射干涉衍射光束中0级光的四种复振幅相干抵消，消除了0级光束。2.根据权利要求1所述基于四区域等线宽相位调制光栅的面外位移传感单元，其特征在于：所述激光器输出的激光波长为850
±
10nm，模式为TE模；入射激光与新型相位调制光学谐振腔的法线方向垂直。3.根据权利要求1所述基于四区域等线宽相位调制光栅的面外位移传感单元，其特征在于：所述四区域等线宽相位调制光栅与覆盖在被测物体上的铬膜互相平行。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢乾波，王逸男，王小旭，王学文，黄维，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：