[发明专利]基于激光腔调谐多重回馈位移测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种基于激光腔调谐多重回馈位移测量装置，其特征在于，所述位移测量装置包括激光器、回馈外腔、位移单元和信号探测及处理单元，所述激光器包括腔镜反射镜、集成式反射镜和激光增益管；

所述激光增益管设置于所述腔镜反射镜和集成式反射镜之间；

所述集成式反射镜和回馈反射镜构成回馈外腔，所述集成式反射镜与回馈反射镜相对且间隔设置；

所述集成式反射镜的中心位置处设有激光透射部，所述激光透射部与回馈反射镜相对的一侧镀有增透膜，且所述集成式反射镜与回馈反射镜相对的表面除激光透射部外的位置镀有第一回馈反射膜，所述回馈反射镜与集成式反射镜相对的表面镀有第二回馈反射膜，激光器输出的激光通过所述激光透射部入射到所述回馈反射镜表面；

所述腔镜反射镜靠近激光增益管的表面镀有第一腔镜反射膜，所述激光透射部与激光增益管相对的一侧镀有第二腔镜反射膜；

所述集成式反射镜连接位移单元，所述位移单元能够推动集成式反射镜进行往复移动；

信号探测及处理单元，能够用于接收激光器输出的激光回馈条纹并计算位移；

其中，当所述集成式反射镜进行往复移动时，在所述激光器中会发生激光腔调谐效应，产生多倍频条纹，并且在所述回馈外腔中会形成多重高阶回馈效应，使得在所述激光腔调谐效应产生的每一个多倍频条纹中再产生高倍频条纹。

2.根据权利要求1所述的基于激光腔调谐多重回馈位移测量装置，其特征在于，所述集成式反射镜与回馈反射镜为凹面镜，且所述集成式反射镜与所述回馈反射镜相面对的表面均为凹面。

3.根据权利要求1所述的基于激光腔调谐多重回馈位移测量装置，其特征在于，所述激光透射部为贯穿所述集成式反射镜相对两个表面的通孔，所述通孔与所述激光增益管相对的一端封闭有第二腔镜反射膜，与所述回馈反射镜相对的表面封闭有增透膜。

4.根据权利要求1所述的基于激光腔调谐多重回馈位移测量装置，其特征在于，所述位移单元包括位移台和与位移台连接的位移台控制器，所述位移台与所述集成式反射镜连接，用于推动集成式反射镜的移动。

5.根据权利要求1所述的基于激光腔调谐多重回馈位移测量装置，其特征在于，所述信号探测及处理单元包括光电探测器、滤波放大电路、计数模块、频谱分析模块和显示模块，所述光电探测器用于接收所述激光器输出的激光回馈条纹的光强信号；所述光电探测器与所述滤波放大电路电连接，所述滤波放大电路用于对光强信号进行滤波、放大处理，得到探测信号；所述滤波放大电路与计数模块及频谱分析模块电连接以获得探测信号的参数值；所述计数模块与频谱分析模块同时与显示模块电连接以显示最终的探测结果。

6.根据权利要求5所述的基于激光腔调谐多重回馈位移测量装置，其特征在于，所述探测信号的参数值包括振幅、位移值和振动频率。

7.一种利用权利要求1～4任意一项所述的基于激光腔调谐多重回馈位移测量装置测量位移的测量方法，所述测量方法包括：

所述位移单元驱动集成式反射镜进行移动；

所述激光器发射激光通过移动的集成式反射镜上的激光透射部入射到回馈外腔，在回馈外腔内经过多次反射后返回到激光器内，形成自混合干涉，得到激光回馈条纹；

所述信号探测及处理单元接收激光回馈条纹并计算位移。

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述信号探测及处理单元包括光电探测器和滤波放大电路。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述信号探测及处理单元还包括计数模块、频谱分析模块和显示模块。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述信号探测及处理单元接收激光回馈条纹并计算位移包括：

所述光电探测器接收所述激光器输出的激光回馈条纹的光强信号；

所述滤波放大电路将光强信号转换成数字信号，并对转换后的数字信号进行滤波、放大处理，得到探测信号；

所述计数模块将探测信号转换为方波信号，对方波信号进行计数，获得探测信号的振幅或位移值，所述频谱分析模块对探测信号进行频谱分析，获得探测信号的振动频率；

所述显示模块对所述探测信号的振幅、位移值或振动频率进行显示。