一种声光式外差干涉仪的光路装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种声光式外差干涉仪的光路装置，包括：光源、分光镜、平面镜、一对声光调制器、偏振分光镜、一对四分之一波片、一对角锥棱镜、一对偏振片和一对光接收器。该装置利用声光调制器对入射光的位相和频率进行调制，利用其一级衍射光作为出射光，获得频率稳定性好且频差较高的双频激光，He-Ne激光器所发出的激光经分光镜分光及声光调制器后，分别经过不同的光路，所设计干涉光路两束光为非共光路，但不存在光学死程的现象。本实用新型专利技术稳定性好、光学结构简单、容易调整；可以应用于高速测量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种声光式外差干涉仪的光路装置
本技术涉及外差干涉仪，具体涉及一种声光式外差干涉仪的光路装置，利用 声光调制而产生的频移双频外差干涉仪。
技术介绍
外差干涉仪能够以简单的相位比较取得较高的测量分辨力，由于其结构简单，抗 干扰能力强等优势，广泛应用于纳米测量
但现代机械工业的发展使得数控机床、 三坐标测量机等的运行速度有了更大的提高，如加工中心工作台运行速度已达1000mm/s， 美国B-S公司的Scirocco三坐标测量机运行速度达到866mm/s，这就要求外差激光光源频 差要高于4MHz。因此，提高激光光源的频差，研制仍必须保持有高精度特点的高速双频激光 干涉仪是机械工业发展的必然要求。国内外的一些双频激光干涉仪多采用塞曼效应产生双频，频差在2MHz左右，测量 速度可达O. 4m/s。制造业的发展迫切需要对高速加工过程中的物体进行测量和定位，高测 速则需要高频差。利用声光调制法可以获得双频激光，其振荡频率由石英晶振提供，频率稳 定性特别好，频差可达20MHz，可以应用于高速测量。如今市场上达到此频差的成熟产品有 ZYGO公司的激光干涉仪，最高测速为5. lm/s。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种声光式外差干涉仪的光路装置，以克服现有技 术所存在的上述缺点和不足。本技术的目的在于提出一种可用于外差干涉测量的声光 式外差干涉仪的光路装置。本技术所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现一种声光式外差干涉仪的光路装置，包括光源，提供一束激光；分光镜，与所述光源处于同水平线上，接受所述光源发出的光，分成两束光，一束 光沿着原光路透过分光镜，另一束光向下方射出；平面镜，设置于所述分光镜下方，将经过分光镜下方的光以水平方向反射出去；声光调制器和声光调制器f2，分别接受分光镜分成的两束光，使两束光发生声 光相互作用后产生相应不同的频移，其中，一束光沿着原光路透过分光镜，另一束光折射经 过平面镜反射后，两束光分别平行入射到声光调制器、声光调制器f2，设经过声光调制器、声光调制器f2的两束出射光分别为光W1和光W2 ；[0011 ] 偏振分光镜，接受所述声光调制器、声光调制器f2出射的光W1和光W2,具有两个 偏振分光膜，分为上偏振分光膜和下偏振分光膜，使W1光分为两束正交的线偏振光,且在同 一块棱镜中完成两束光W1和光W2汇合分光；第一四分之一波片(5)和第二四分之一波片(7),使偏振方向旋转90度,使得原来 透射的光被反射，原来反射的光被透射，所述第一四分之一波片(5)设置于所述偏振分光镜(4)的上方，所述第二四分之一波片(7)设置于所述偏振分光镜(4)旁侧；第一角锥棱镜(6)和第二角锥棱镜(8)，使光线沿平行于原光路返回，所述第一角 锥棱镜(6)和所述第二角锥棱镜(8)分别设置于所述第一四分之一波片(5)的上方和所述 第二四分之一波片(7)的旁侧；第一偏振片(10)和第二偏振片(12)，使两种频率的光在同方向上干涉，所述第一 偏振片(10)设置于所述偏振分光镜(4)的旁侧，所述第二偏振片(12)设置于所述偏振分光 镜(4)的下方；以及第一光接收器(9)和第二光接收器(11)，使接收到的光强信号转化为电信号，所 述第一光接收器(9)和第二光接收器(11)分别设置于所述第一偏振片(10)的旁侧和所述 第二偏振片(12)的下方。进一步，本技术的一种声光式外差干涉仪的光路装置还可以具有这样的特 征所述光源为He-Ne激光器。进一步，本技术的一种声光式外差干涉仪的光路装置还可以具有这样的特 征所述两个偏振分光膜呈90°角，所述上偏振分光膜在水平线上与水平线呈45°角，所 述下偏振分光膜在水平线下与水平线呈45°角。进一步，本技术的一种声光式外差干涉仪的光路装置还可以具有这样的特 征所述声光调制器与所述偏振分光镜之间设置一凹透镜；所述声光调制器f2与所述偏 振分光镜之间设置一凹透镜。本技术的有益效果本技术的干涉光路采用双声光调制器，从干涉仪内部提取参考信号而并非从 声光调制器的驱动信号中提取参考信号，利用共模抑制的原理，可以消除由声光调制器振 动引起的测量误差，抑制了频率漂移。本干涉仪系统两种不同频率的光不需要经过合光，然后再分光，因此光学结构简 单，且调整简单。本干涉仪系统的非线性误差主要来自偏振分光镜的漏光和角度误差，与光源的偏 振态无关。附图说明图1为本技术的结构示意图。附图标记He-Ne激光器1、分光镜2、声光调制器fj、偏振分光镜4、四分之一波片5、角锥棱 镜6、四分之一波片7、角锥棱镜8、光接收器9、偏振片10、光接收器11、偏振片12、声光调制 器f213和偏振平面镜14。具体实施方式以下结合具体实施例，对本技术作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说 明本技术而非用于限定本技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或厂商提供的条件进行。实施例图1为本技术的结构示意图，如图1所示，一种声光式外差干涉仪的光路装 置，包括He_Ne激光器1、分光镜2、声光调制器fj、声光调制器f213、偏振分光镜4、平面镜 14、第一四分之一波片5、第二四分之一波片7、第一角锥棱镜6、第二角锥棱镜8、第一偏振 片10、第二偏振片12、第一光接收器9、第二光接收器11。[0031 ] 光源采用He-Ne激光器I，提供一束激光。分光镜2与光源处于同水平线上,接受光源发出的光,分成两束光,一束光沿着原 光路透过分光镜2，另一束光垂直于原光路向下射出，经过平面镜折射后平行原光路射出。平面镜14设置于分光镜2下方,将经过分光镜2下方的光以水平方向反射出去。一对声光调制器f\3和声光调制器f213，接受分光镜2的分成两束光，使两束光发 生声光相互作用后产生相应不同的频移，其一级衍射光作为出射光。声光调制器f\3与偏振分光镜4之间设置一凹透镜；声光调制器与偏振分光 镜4之间设置一凹透镜。凹透镜节省了空间，实现短距离空间分离两束衍射光，光阑使一级 衍射光透射，同时吸收或反射零级衍射光，最后又通过透镜使发散的衍射光平行射出。其中，一束光沿着原光路透过分光镜2，另一束光折射经过平面镜14反射后，两 束光分别平行入射到声光调制器f\3、声光调制器f213，设经过声光调制器f\3、声光调制器 f213的两束出射光分别为光W1和光W2 ；偏振分光镜4，接受声光调制器f\3、声光调制器f213出射的光W1和光W2，具有两 个偏振分光膜，分为上偏振分光膜和下偏振分光膜。偏振分光镜4使W1光分为两束正交的 线偏振光，且在同一块棱镜中完成两束光W1和光W2汇合分光。两个偏振分光膜呈90°角，上偏振分光膜在水平线上与水平线呈45°角，下偏振 分光膜在水平线下与水平线呈45°角。偏振分光镜4是两块普通偏振分光镜结合而成,光W1在经过的光路两束光汇合 后的光路都在偏振片中直到与光W2汇合，避免了外部环境变化的影响，且这种偏振分光镜 具有更容易调制，更加稳定。第一四分之一波片5和第二四分之一波片7使偏振方向旋转90度,使得原来透 射的光被反射，原来反射的光被透射，第一四分之一波片5设置于偏振分光镜4的上方，第 二四分之一波片7设置于偏振分光镜4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声光式外差干涉仪的光路装置，其特征在于，包括：?光源，提供一束激光；?分光镜（2），与所述光源处于同水平线上，接受所述光源发出的光，分成两束光，一束光沿着原光路透过分光镜（2），另一束光向下方射出；?平面镜（14），设置于所述分光镜（2）下方，将经过分光镜（2）下方的光以水平方向反射出去；?声光调制器f1（3）和声光调制器f2（13），分别接受分光镜（2）分成的两束光，使两束光发生声光相互作用后产生相应不同的频移，其中，一束光沿着原光路透过分光镜（2），另一束光折射经过平面镜（14）反射后，两束光分别平行入射到声光调制器f1（3）、声光调制器f2（13），设经过声光调制器f1（3）、声光调制器f2（13）的两束出射光分别为光W1和光W2；?偏振分光镜（4），接受所述声光调制器f1（3）、声光调制器f2（13）出射的光W1和光W2，具有两个偏振分光膜，分为上偏振分光膜和下偏振分光膜，使W1光分为两束正交的线偏振光，且在同一块棱镜中完成两束光W1和光W2汇合分光；?第一四分之一波片（5）和第二四分之一波片（7），使偏振方向旋转90度，使得原来透射的光被反射，原来反射的光被透射，所述第一四分之一波片（5）设置于所述偏振分光镜（4）的上方，所述第二四分之一波片（7）设置于所述偏振分光镜（4）旁侧；?第一角锥棱镜（6）和第二角锥棱镜（8），使光线沿平行于原光路返回，所述第一角锥棱镜（6）设置于所述第一四分之一波片（5）的上方，所述第二角锥棱镜（8）设置于所述第二四分之一波片（7）的旁侧；?第一偏振片（10）和第二偏振片（12），使两种频率的光在同方向上干涉，所述第一偏振片（10）设置于所述偏振分光镜（4）的旁?侧，所述第二偏振片（12）设置于所述偏振分光镜（4）的下方；以及?第一光接收器（9）和第二光接收器（11），使接收到的光强信号转化为电信号，所述第一光接收器（9）设置于所述第一偏振片（10）的旁侧、所述第二光接收器（11）设置于所述第二偏振片（12）的下方。...

【技术特征摘要】
1.一种声光式外差干涉仪的光路装置，其特征在于，包括 光源，提供一束激光； 分光镜(2)，与所述光源处于同水平线上，接受所述光源发出的光，分成两束光，一束光沿着原光路透过分光镜(2)，另一束光向下方射出； 平面镜(14)，设置于所述分光镜(2)下方，将经过分光镜(2)下方的光以水平方向反射出去； 声光调制器(3)和声光调制器f2 (13)，分别接受分光镜(2)分成的两束光，使两束光发生声光相互作用后产生相应不同的频移，其中，一束光沿着原光路透过分光镜(2)，另一束光折射经过平面镜(14)反射后，两束光分别平行入射到声光调制器(3)、声光调制器4 (13)，设经过声光调制器(3)、声光调制器f2 (13)的两束出射光分别为光W1和光W2; 偏振分光镜(4)，接受所述声光调制器(3)、声光调制器f2 (13)出射的光W1和光W2,具有两个偏振分光膜，分为上偏振分光膜和下偏振分光膜，使W1光分为两束正交的线偏振光，且在同一块棱镜中完成两束光W1和光W2汇合分光； 第一四分之一波片(5)和第二四分之一波片(7),使偏振方向旋转90度,使得原来透射的光被反射，原来反射的光被透射，所述第一四分之一波片(5)设置于所述偏振分光镜(4)的上方，所述第二四分之一波片(7)设置于所述偏振分光...

【专利技术属性】
技术研发人员：句爱松，彭博方，杨召雷，董洪波，胡凯，侯文玫，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：实用新型
国别省市：