[发明专利]光路平衡型高速高分辨率激光外差干涉测量方法与装置

权利要求书

1.一种光路平衡型高速高分辨率激光外差干涉测量方法，其特征在于该方法步骤如下：

(1)稳频激光器输出两束频率分别为f₁、f₂的平行光束；

(2)两平行光束的小部分直接经探测后转换为激光外差干涉测量的参考信号，其频差值为f_b＝f₁-f₂，表示为I_r∝cos(2πf_bt)；

(3)剩余的两平行光束均被分光镜分成两部分，反射部分作为参考光束，透射部分作为测量光束；

(4)参考光束含有频率分别为f₁、f₂的两平行光束，参考光束首先被第一个偏振分光镜透射，然后经四分之一波片和平面镜作用后返回第一个偏振分光镜，此时参考光束偏振方向旋转了90°，被第一个偏振分光镜反射，然后再被参考棱镜反射回第一个偏振分光镜，且被第一个偏振分光镜反射，经四分之一波片和平面镜作用后再次返回第一个偏振分光镜，此时参考光束偏振方向又旋转了90°，然后经第一个偏振分光镜透射返回分光镜；

(5)测量光束含有频率分别为f₁、f₂的两平行光束，测量光束进入第二个偏振分光镜后被透射，然后经四分之一波片和平面镜作用后返回第二个偏振分光镜，此时测量光束的偏振方向旋转了90°，被反射进测量棱镜，然后被测量棱镜和第二个偏振分光镜反射，该反射光再次经四分之一波片和平面镜作用后再次返回第二个偏振分光镜，此时测量光束的偏振方向又旋转了90°，被第二个偏振分光镜透射返回分光镜；

(6)通过调节参考棱镜和测量棱镜使得频率为f₁的测量光束与频率为f₂的参考光束进行干涉，产生一路测量信号，表示为I_m1∝cos[2π(f_b+Δf)t]；频率为f₂的测量光束与频率为f₁的参考光束进行干涉，产生另一路测量信号，表示为I_m2∝cos[2π(f_b-Δf)t]，两测量信号具有大小相同、符号相反的多普勒频移，其频率分别为f_b+Δf和f_b-Δf；

(7)两测量信号经光电探测器探测后分别送入两个相同的相位计A和相位 计B，其中，相位计A用于处理频率为f_b+Δf的测量信号，相位计B用于处理频率为f_b-Δf的测量信号；

(8)根据被测目标端平面镜的运动方向和运动速度，使用开关电路在相位计A和相位计B之间进行选择；

(9)根据所选择的相位计A或者相位计B对被测目标的位移进行计算。

2.根据权利要求1所述的光路平衡型高速高分辨率激光外差干涉测量方法，其特征在于稳频激光器输出的两平行光束为水平线偏振光或垂直线偏振光。

3.根据权利要求1所述的光路平衡型高速高分辨率激光外差干涉测量方法，其特征在于使用开关电路进行选择时，当被测量目标端平面镜正向运动速度高于设定值V₁时，选择相位计B；当被测量目标端平面镜负向运动速度高于设定值V₂时，选择相位计A；其中，设被测量目标端平面镜远离第二个偏振分光镜的方向为正方向。