[实用新型]一种便于调节分光比的外差干涉测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光干涉测量领域，具体涉及一种采用声光移频器来调节参考光与测量光的分光比的外差干涉测量系统。

背景技术

激光干涉测量由于具有非接触、高精度的优点，在工程实际中被广泛应用，尤其是在位移、速度测量及振动测量等领域。外差法是干涉测量的一种方法，它使参考光与测量光产生一定的频率差从而引入载波，干涉的被测信号就是通过这一载波来传递，被光电探测器接收。这一方法能够隔绝由于外界环境干扰而引起的直流电平漂移。外差干涉中一般采用分光棱镜作为分束装置，将激光器发出的激光分为参考光和测量光，由于参考光与测量光不共路,会有不同程度的衰减,尤其是经被测物反射后返回的测量光将严重衰减,为保证良好的干涉效果，需要对参考光和测量光的分光比进行调节，使探测器接收到的参考光和测量光的光强接近，以获取良好的干涉效果。分光比的调节一般是通过直接调整光路中的元件来实现的。对于高精度的外差干涉测量系统而言，测量过程中对光路元件的调节增加了测量难度，且难以保证系统的稳定性，影响测量精度。

现有中国专利文献CN201020134455公开了一种外差激光干涉仪光路，这种方法采用偏振分光器对激光器发出的激光进行分光，分为参考光和测量光，采用声光移频器对参考光进行调制，被调制的参考光和经被测物反射回来的测量光再经过另一个偏振分光器合束发生干涉后进入光电探测器。这种方法在调节分光比时需要旋转激光器或激光出射端元件以改变线偏振光的偏振方向，从而利用偏振分光器的特性来改变分光比，调节过程较复杂。且光路中使用了较多的光学件，导致光能利用率低，光路结构所占空间较大，光路稳定性较差。

发明内容

本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种便于调节分光比的外差干涉测量系统。

本实用新型的便于调节分光比的外差干涉测量系统，包括激光器、偏振分光棱镜和光电探测器，激光器用于发出线偏振光，光电探测器用于将光信号转化为电信号，光电探测器的前端设置有凸透镜；其特别之处在于：激光器的前端设置有对其发出的线偏振光进行声光作用的声光移频器，声光移频器连接有声光移频器驱动电路，线偏振光经声光移频器作用后，产生的零级光作为测量光，产生的一级衍射光作为参考光，声光移频器驱动电路通过控制声光移频器产生的声波的参数，来对偏振光所产生的零级光与一级衍射光的分光比进行控制；

激光器、声光移频器和偏振分光棱镜位于同一直线上，偏振分光棱镜与被测物之间设置有1/4波片，测量光依次经偏振分光棱镜、1/4波片照射于被测物上，经被测物反射的测量光透过1/4波片再经偏振分光棱镜的反射后照射于凸透镜上；光电探测器的前端设置有反射镜，反射镜与光电探测器之间设置有1/2波片，参考光依次经反射镜的反射、1/2波片的旋转后照射于凸透镜上；凸透镜将测量光和参考光汇聚于光电探测器表面并发生干涉，光电探测器将发生干涉的光信号转化为电信号，以实现被测物特性的测量。

本实用新型的便于调节分光比的外差干涉测量系统，所述1/2波片的光轴面的方向与参考光的偏振方向之间的夹角为45°，以实现对参考光90°的旋转；偏振分光棱镜处于最大限度地令测量光透过的方位，1/4波片的光轴面的方向与测量光的偏振方向之间的夹角为45°，以使经被测物反射回来的测量光再次透过1/4波片后会发生90°旋转，发生90°旋转的测量光不会通过偏振分光棱镜，而被其反射至凸透镜上。

本实用新型的便于调节分光比的外差干涉测量系统，测量的被测物的特性包括位移、速度和振动信息。

本实用新型的便于调节分光比的外差干涉测量系统，所述偏振分光棱镜由一对直角棱镜胶合而成，一个直角棱镜的斜面上度有金属介质膜，金属介质膜选择性地透过入射光的P偏振分量和S偏振分量；直角棱镜的光学表面上镀有宽带增透膜，以提高相应波长的透射率。

本实用新型的便于调节分光比的外差干涉测量系统，所述声光移频器为布拉格衍射声光调制器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的外差干涉测量系统，通过声光移频器对激光器发出的线偏振光的声光作用，利用产生的零级光和一级衍射光分别作为测量光和参考光，不再需要另外的分束装置分光，光路中采用较少的光学件，提高了激光的透过率和光能利用率，有利于测量光与参考光的干涉，使得对被测物的测量更精确。通过声光移频器外部驱动电路可以调节分光比，使光电探测器接收到的参考光和测量光的光强接近，以产生较好的干涉效果，同时避免了测量过程中需要调节光路元件的问题，更具有实用性。同时使整个系统具有更小、更轻、便更稳定的结构，使用更加方便。

附图说明