[发明专利]一种二自由度外差光栅干涉仪位移测量系统

权利要求书

1.一种二自由度外差光栅干涉仪位移测量系统包括双频激光器（1）、光栅干涉仪（2）、测量光栅（3）、接收器（4）和信号处理单元（5）；其特征在于：光栅干涉仪（2）包括第一侧向位移分光棱镜（21）、第二侧向位移分光棱镜（22）、偏振分光棱镜（23）、第一四分之一波片（24）、第二四分之一波片（26）、第一折光元件和第二折光元件(27)；双频激光器（1）出射双频激光至第一侧向位移分光棱镜(21)后,透射光为测量光，反射光为参考光；其中测量光依次经过第二侧向位移分光棱镜（22）、偏振分光棱镜（23）和第一四分之一波片（24）透射后,第1次打在测量光栅（3）上并发生衍射形成正负一级衍射光线，射入第一折光元件后其出射光与其入射光平行，两束出射光第2次打在测量光栅（3）上并发生衍射，形成的两束平行光再次透射经过第一四分之一波片（24），并在偏振分光棱镜（23）中发生反射,形成两束平行测量光；而参考光入射至第二侧向位移分光棱镜（22）后产生透射光和反射光；其中透射光在偏振分光棱镜（23）中反射后，透射经过第二四分之一波片（26）并进入第二折光元件（27），在其中经过两次反射后再次经过第二四分之一波片（26），之后在偏振分光棱镜（23）中透射形成第一束参考光；反射光同样在偏振分光棱镜（23）中反射后，透射经过第二四分之一波片（26）并进入第二折光元件（27），在其中经过两次反射后再次经过第二四分之一波片（26），之后在偏振分光棱镜（23）中透射形成第二束参考光，最后形成两束平行参考光；两束平行测量光与两束平行参考光最终在偏振分光棱镜（23）处实现合光，两束平行测量光中的一束与两束平行参考光中的一束合光后经过光纤接入接收器（4），两束平行测量光中的另一束与两束平行参考光中的另一束合光后经过光纤接入接收器（4），两束合光在接收器（4）中转为电信号，再输入至信号处理单元（5）进行处理；当固定于运动台的测量光栅（3）相对于光栅干涉仪（2）做两个自由度的线性运动时，信号处理单元（5）将输出二自由度线性位移。

2.根据权利要求1所述的一种二自由度外差光栅干涉仪位移测量系统，其特征在于：所述的第一折光元件由两个对称放置的直角反射棱镜（25a）组成，第二折光元件(27)由一个直角反射棱镜组成，光线通过其直角边反射实现折光。

3.根据权利要求1所述的一种二自由度外差光栅干涉仪位移测量系统，其特征在于：所述的第一折光元件由两个对称放置的后向反射棱镜（25b）组成，光线通过其内部三个反射面的反射实现折光。