[发明专利]激光回馈干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光回馈干涉仪。

背景技术

激光干涉仪是目前精密位移测量和长度计量的主要工具，它以激光波长作为位移或长度测量的基准，能够直接溯源到长度计量国际基准，通过各种相位细分技术，激光干涉仪可以实现较高的位移测量分辨率。

当一个外部反射镜将激光器的部分输出光耦合回谐振腔时，反射镜的运动会引起激光器输出功率的调制，类似于传统的双光束干涉现象，即一个条纹移动对应反射镜移动半个激光波长，此即激光回馈现象，也称自混合干涉现象。基于激光回馈现象已经开展了大量激光回馈干涉仪的研究，其中所述激光器主要为HeNe激光器。

近年来，基于微片激光器的激光回馈现象引起了人们的注意，也出现了有关研究基于激光回馈现象的激光干涉仪的报道。然而，目前回馈干涉仪都只能输出单束光进行单自由度的测量，不能实现多坐标、多自由度的测量。另外，现有技术也没有发现有使用单个激光干涉仪可同时测量多个自由度。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种可以实现多个自由度、多坐标同时测量的激光回馈干涉仪。

一种激光回馈干涉仪，其包括：一微片激光器，用于同时输出至少两束单纵模且为基横模的平行激光；一分光镜，设置在所述激光的射出光路上，并将每一束激光分成两路光，一路光为透射光，一路光为反射光；一衍射模组，设置在所述透射光的光路上，用于使每一束透射光均发生两次衍射，从而形成至少两束两次衍射光线；一汇聚透镜，该汇聚透镜设置在所述至少两束两次衍射光线的输出光路上，用于将所述至少两束两次衍射光线汇聚到一待测目标上，汇聚后的所述至少两束两次衍射光线经该待测目标反射，沿该至少两束两次衍射光线的原光路返回到所述微片激光器中调制并出射形成至少两束测量回馈光；至少两个光电探测器，设置在所述反射光的光路上，用于分别对所述至少两束测量回馈光进行光电转换；一电信号处理系统，与所述至少两个光电探测器以及衍射模组电连接，用于测量所述至少两束测量回馈光的相位变化量；以及一数据采集处理系统，与所述电信号处理系统电连接，用于根据所述至少两束测量回馈光的相位变化量来获得所述待测目标的至少两个自由度信息。

一种激光回馈干涉仪，包括：一微片激光器，用于同时输出至少三束单纵模且为基横模的平行激光，其中，一束为参考光，剩下为测量光；一分光镜，设置在所述激光的射出光路上，并将每一束激光分成两路光，一路光为透射光，一路光为反射光；一衍射模组，设置在所述透射光的光路上，用于使每一束透射光均发生两次衍射，从而形成至少三束两次衍射光线；一汇聚透镜，该汇聚透镜设置在所述第二移频器远离第一移频器的一侧，用于将测量光所形成的两次衍射光线汇聚到一待测目标上，所述测量光所形成的两次衍射光线经该待测目标反射，沿原光路返回到所述微片激光器中调制并出射形成至少两束测量回馈光；一参考镜，该参考镜设置在所述汇聚透镜与待测目标之间，用于将参考光所形成的两次衍射光线沿原光路挡回到所述微片激光器中调制并出射形成一参考回馈光；至少三个光电探测器，设置在所述反射光的光路上，用于分别对所述至少两束测量回馈光及参考回馈光进行光电转换；一电信号处理系统，与所述至少三个光电探测器及衍射模组电连接，用于测量所述至少两束测量回馈光及参考回馈光的相位变化量；以及一数据采集处理系统，与所述电信号处理系统电连接，用于根据所述至少两束测量回馈光以及参考回馈光的相位变化量来获得所述待测目标的至少两个自由度信息。

相较于现有技术，本发明实施例中提供的激光回馈干涉仪可以同时输出至少两束单纵模且为基横模的平行光束，从而可以实现多坐标、多自由度的测量。该激光回馈干涉仪还可将所述微片激光器输出的一束光束作为参考光，从而可以准确反映待测目标的多个自由度信息，进而提高了该激光回馈干涉仪的准确性和稳定性。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的激光回馈干涉仪的结构以及光路示意图。

图2为本发明第二实施例提供的激光回馈干涉仪的结构以及光路示意图。

主要元件符号说明