[发明专利]一种二维光栅测量系统

权利要求书

1.一种二维光栅测量系统，其特征在于，包括：

光源，用于发出测量光束；

参考光栅，设置于所述光源发出的测量光束路径上，所述测量光束经过参考光栅衍射成零级光、+1级衍射光和-1级衍射光；

被测光栅，与所述参考光栅平行设置，所述零级光垂直入射所述被测光栅并产生零级光衍射光束，所述+1级衍射光和-1级衍射光入射被测光栅分别产生衍射光束；

第一角锥棱镜和第二角锥棱镜，分别设置于所述零级光衍射光束路径上，其产生偏移光束后再次入射至被测光栅并产生零级光偏移衍射光；

第一探测器，设置于所述零级光偏移衍射光路径上；

第三角锥棱镜和第四角锥棱镜，分别设置于所述+1级衍射光和-1级衍射光入射被测光栅产生的衍射光束路径上，其产生偏移光束后垂直入射至所述被测光栅后再次产生衍射，所述衍射光束入射至参考光栅产生衍射，分别形成+1级偏移衍射光和-1级偏移衍射光；

第二探测器，设置于所述+1级偏移衍射光和-1级偏移衍射光路径上；

所述第一探测器上两束零级光偏移衍射光产生干涉，所述干涉信号包含被测光栅沿X向的位移信息，所述第二探测器上的+1级偏移衍射光和-1级偏移衍射光产生干涉，其干涉信号包含被测光栅沿X向和Z向的位移信息。

2.根据权利要求1所述的二维光栅测量系统，其特征在于，被测光栅X和Z向位移信息Δx和Δz计算公式如下：

其中，N1表示为第一探测器读取的干涉条纹数，N2表示为第二探测器读取的干涉条纹数，d表示为被测光栅的栅距，θ表示为+1级衍射光和-1级衍射光的衍射角。

3.根据权利要求1所述的二维光栅测量系统，其特征在于，所述参考光栅和被测光栅具有相同的光栅结构，其具有相同的栅距和衍射角。

4.根据权利要求1所述的二维光栅测量系统，其特征在于，所述二维光栅测量系统还包括第三探测器，用于获取所述被测光栅在Y和Z方向的位移信息。

5.根据权利要求1所述的二维光栅测量系统，其特征在于，所述光源通过光纤连接于准直器，所述光源发出测量光束并通过光纤传输至准直器形成准直光束，所述准直光束入射至参考光栅。

6.根据权利要求1所述的二维光栅测量系统，其特征在于，所述第一探测器通过光纤连接于第一光纤耦合器，所述第一光纤耦合器将两束零级光偏移衍射光耦合进光纤并传输至第一探测器，所述第二探测器通过光纤连接于第二光纤耦合器，所述第二光纤耦合器将所述+1级偏移衍射光和-1级偏移衍射光耦合进光纤并传输至第二探测器。

7.根据权利要求1所述的二维光栅测量系统，其特征在于，所述第一探测器和第二探测器为光电探测器。