[实用新型]一种激光干涉探头

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光测量领域，尤其涉及一种激光干涉探头。

背景技术

激光干涉测量近年来已成为公认的高精度测量手段，可用于平面位移测量、垂向测量、角度测量等，具有高速精密测量的特点，主要应用于光刻机系统的位置和旋转测量、生物医学领域的干涉信号测量等。

部分激光干涉测量装置已实现商业化，可以是单波长的或双频甚至多通道的激光干涉仪。目前，激光干涉仪的国外供应商主要是英国的Renishaw、美国的Agilent、ZYGO公司。 Renishaw的激光干涉仪，可同时提供长度和角度的测量功能，被广泛应用于车床上的位置偏差测量。尽管功能多样，但两干涉光束的光程似乎并不相等，而且温度补偿也没有被考虑，价格在￥150K左右。Agilent的10706A平面镜干涉仪采用角锥棱镜使光束按原路返回，降低了反射壁的装调精度要求，从而降低非线性误差，但测量光束与参考光束光程不等，存在很大的热漂移误差；10706B高稳定平面镜干涉仪则采用背面镀反射膜的四分之一波片，使得光程相等来降低热漂移误差，但是反射壁的装调精度要求大大提高，导致非线性误差难以控制，而且价格高达一、二十万人民币。ZYGO公司的Verifire TM激光干涉仪消除了长期困扰着人们的“牛眼环”，测量精度又上了一个新台阶，性能得到增强，是一次新的干涉测量技术的革命，价格自然更加昂贵。中国发明专利《一种一体式双频激光干涉仪》（申请号：201010022988.3）公开的激光干涉仪结构，参考光路和测量光路完全相等，理论上非线性误差和温度漂移误差都可为零且抗环境干扰能力极强，但使用了较多偏振光学元件，对这些元件的偏振分光性能要求高，而且一体式安装调试精度要求较高。

发明内容

本实用新型的目的在于，提出一种激光干涉探头，可实现单波长或双波长的位移测量和角度抖动状态检测，测量精度高，而且结构简单、尺寸小巧、成本低廉。

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：一种激光干涉探头，包括耦合单元、两路干涉光探测器和干涉单元，所述干涉单元包括一具有NPBS膜的双斜方棱镜和探测反射面；所述双斜方棱镜的粘合面镀NPBS膜面，与该NPBS膜面平行的两侧面均为高反射面，两高反射面之间的侧面分别为入射面和出射面；所述耦合单元包括至少三个端口，端口一为入射端，端口二通过一准直器与双斜方棱镜的入射面连接；端口三与第二干涉光探测器连接；所述第一干涉光探测器设于双斜方棱镜入射面下方的干涉光出射面上；入射光经耦合单元的的端口一入射之后，由端口二输出并经准直器准直入射到双斜方棱镜的NPBS膜面，经NPBS膜面分成透射光和反射光,分别入射到探测反射面后反射回NPBS膜面分成两路干涉光，一路沿准直器返回耦合单元并经端口三入射到第二干涉光探测器，一路直接入射到第一干涉光探测器。

进一步的，所述探测反射面为一平面反射镜或一角锥棱镜，或者是一平面反射镜与一角锥棱镜的组合。

进一步的，所述平面反射镜和角锥棱镜位置固定或可移动。

进一步的，所述准直器通过一球关节结构与双斜方棱镜连接。

进一步的，所述准直器、双斜方棱镜和第一干涉光探测器粘接于一平板上，通过平板的固定孔锁定安装。

进一步的，所述耦合单元为一三端口环行器。

进一步的，所述耦合单元为一四端口耦合器，该四端口耦合器包括一对具有光分束片的双光纤准直器，端口一为入射端，端口二通过一准直器与双斜方棱镜的入射面连接；端口三与第二干涉光探测器连接，端口四与一入射光监视器连接。

进一步的，所述入射光监视器、第一干涉光探测器和第二干涉光探测器均为PD。

本实用新型的有益效果为：通过采用具有NPBS膜的双斜方棱镜和球关节结构，减少光学元件的使用，降低了调试难度，而且结构紧凑，加工简单，尺寸小巧、成本低廉；可实现单波长或双波长的位移测量和角度抖动状态检测，测量精度高。

附图说明

图1为本实用新型激光干涉探头实施例一结构示意图；

图2为本实用新型激光干涉探头实施例二结构示意图；

图3为本实用新型激光干涉探头实施例三结构示意图；

图4为本实用新型激光干涉探头实施例四结构示意图；

图5为本实用新型干涉单元安装结构示意图。