[發(fā)明專利]抗光學(xué)混疊的雙頻激光光柵干涉二維測量方法及系統(tǒng)有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310616950.2 | 申請日: | 2013-11-19 |
| 公開(公告)號: | CN103604375B | 公開(公告)日: | 2017-02-01 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 譚久彬;胡鵬程;邢旭 | 申請(專利權(quán))人: | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號: | G01B11/02 | 分類號: | G01B11/02 |
| 代理公司: | 暫無信息 | 代理人: | 暫無信息 |
| 地址: | 150001 黑龍*** | 國省代碼: | 黑龍江;23 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 光學(xué) 雙頻 激光 光柵 干涉 二維 測量方法 系統(tǒng) | ||
1.一種抗光學(xué)混疊的雙頻激光光柵干涉二維測量方法,其特征在于激光器同時輸出兩束激光,其中第一束激光為第一個頻率,第二束激光為第二個頻率,所述第一束激光和第二束激光在空間上分開并平行入射到一個分光鏡,第一束激光經(jīng)分光鏡反射形成參考光束入射到參考光柵,由參考光柵衍射形成多個級次的多束參考衍射光束,第二束激光經(jīng)分光鏡透射形成測量光束入射到測量光柵,由測量光柵衍射形成多個級次的多束測量衍射光束,所述參考衍射光束中的第一束、第二束、第三束激光束依次分別與測量衍射光束中的第一束、第二束、第三束激光束對應(yīng)匯合形成光學(xué)拍頻干涉,光學(xué)拍頻信號經(jīng)光電探測與信號處理得到測量光柵的二維相對運動信息。
2.一種抗光學(xué)混疊的雙頻激光光柵干涉二維測量系統(tǒng),包括可輸出兩束不同頻率激光束的激光器(1)和偏振分光鏡(4),其中一束激光束經(jīng)第一根單模保偏光纖(2)傳輸至偏振分光鏡(4)的入射端形成第一入射激光束(20),另一束激光束經(jīng)第二根單模保偏光纖(3)傳輸至偏振分光鏡(4)的入射端形成第二入射激光束(30),其特征在于調(diào)整第一入射激光束(20)的偏振態(tài),使第一入射激光束(20)在偏振分光鏡(4)的分光膜面反射形成參考臂光束(21),在所述參考臂光束(21)的光路上依次配置參考臂四分之一波片(5)、參考臂折光元件(6)和參考光柵(7),參考臂光束(21)經(jīng)過參考臂四分之一波片(5)和參考臂折光元件(6)射向參考光柵(7),參考臂光束(21)經(jīng)參考光柵(7)衍射反射形成(+1,0)級光束(23)、(+1,十1)級光束(22)和(+1,-1)級光束(24),所述(+1,0)級光束(23)、(+1,+1)級光束(22)和(+1,-1)級光束(24)經(jīng)過參考臂折光元件(6)后其光束方向調(diào)整為與參考臂光束(21)平行并反向,(+1,0)級光束(23)、(+1,+1)級光束(22)和(+1,-1)級光束(24)再經(jīng)參考臂四分之一波片(5)返回到偏振分光鏡(4),并透過分光膜,在透過分光膜的透射光路上依次配置光電探測器A(11)、光電探測器B(12)和光電探測器C(13),所述(+1,+1)級光束(22)射向光電探測器A(11),(+1,0)級光束(23)射向光電探測器B(12),(+1,-1)級光束(24)射向光電探測器C(13);調(diào)整第二入射激光束(30)的偏振態(tài),使第二入射激光束(30)在偏振分光鏡(4)的分光膜面透射形成測量臂光束(31),在所述測量臂光束(31)光路上依次配置測量臂四分之一波片(8)、測量臂折光元件(9)和測量光柵(10),測量臂光束(31)經(jīng)過測量臂四分之一波片(8)和測量臂折光元件(9)射向測量光柵(10),測量臂光束(31)經(jīng)測量光柵(10)衍射反射形成0級光束(33)、+1級光束(32)和-1級光束(34),所述0級光束(33)、+1級光束(32)和-1級光束(34)經(jīng)過測量臂折光元件(9)后其光束方向調(diào)整為與測量臂光束(31)平行并反向,0級光束(33)、+1級光束(32)和-1級光束(34)再經(jīng)過測量臂四分之一波片(8)返回到偏振分光鏡(4),經(jīng)偏振分光鏡(4)反射依次分別形成光束B(36)、光束A(35)、光束C(37),所述光束A(35)與(+1,+1)級光束(22)匯合射向光電探測器A(11),光束B(36)與(+1,0)級光束(23)匯合射向光電探測器B(12),光束C(37)與(+1,-1)級光束(24)匯合射向光電探測器C(13),所述光電探測器A、B、C(11、12、13)將拍頻光信號轉(zhuǎn)換成電信號,由導(dǎo)線或者光纖分別送到信號處理單元(14)完成處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗光學(xué)混疊的雙頻激光光柵干涉二維測量系統(tǒng),其特征在于所述參考光柵(7)為平面反射式二維正交光柵,所述測量光柵(10)為平面反射式一維光柵或平面反射式二維正交光柵。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗光學(xué)混疊的雙頻激光光柵干涉二維測量系統(tǒng),其特征在于所述光電探測器A、B、C(11、12、13)對光學(xué)拍頻信號的探測可以由光電探測器直接探測或由光纖探頭遠程探測。
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