[发明专利]一种用于高精度气体折射率测量的光路结构

权利要求书

1.一种用于高精度气体折射率测量的光路结构，其特征在于：激光光源发出频率稳定的线偏振光，经过分束镜分为测量光路和参考光路；

所述的参考光路由频率调制器进行频率调制，调制频率远低于激光频率，参考光路经分束镜分为两路：一路与测量光路分束后的一路汇合，入射到信号处理单元的光电探测器PD₀中，作为干涉信号处理时的参考；另一路先经过半波片使光的偏振方向旋转90°，然后经过若干个分束镜和反射镜分为4的倍数路，与测量光路汇合入射到信号处理单元的光电探测器PD₁～PD_n中，n＝4i,i为整数；

所述的测量光路由频率调制器进行频率调制，调制频率远低于激光频率，并与参考光路的调制频率存在频率差别Δf，测量光路经分束镜分为两路：一路与参考光路分束后的一路汇合，入射到信号处理单元的光电探测器PD₀中，作为干涉信号处理时的参考；另一路经过若干个分束镜和反射镜分为4的倍数路，分束后的测量光路数量与参考光路数量相同，而后测量光路经过偏振分束镜射入真空腔，经真空腔中的反射镜反射后，由偏振分束镜反射，与参考光路汇合，最终入射到信号处理单元的光电探测器PD₁～PD_n中，n＝4i,i为整数。

2.根据权利要求1所述的用于高精度气体折射率测量的光路结构，其特征在于：所述的频率差别Δf应在光电探测器的响应频率范围内，使干涉信号能够被光电探测器响应。

3.根据权利要求1所述的用于高精度气体折射率测量的光路结构，其特征在于：所述的射入到真空腔中的测量光路4路为一组，各组之间的对应光路以真空腔的轴线为中心呈轴对称分布，以减少真空腔反射镜变形引入的误差。

4.根据权利要求1所述的用于高精度气体折射率测量的光路结构，其特征在于：所述的信号处理单元包含干涉信号处理模块、外差信号处理模块、相位处理模块。

5.根据权利要求4所述的用于高精度气体折射率测量的光路结构，其特征在于：所述的干涉信号处理模块通过光电探测器和处理电路对参考光路和测量光路的干涉信号进行处理，光电探测器PD₀直接测量参考光路和测量光路的干涉信号0，光电探测器PD₁～PD_n测量4i路经真空腔反射回来的测量光路与对应的参考光路之间的干涉信号1～4i；所述的外差信号处理模块将干涉信号1～4i分别与参考的干涉信号0做差频运算，剔除掉激光光源不稳定性带来的误差，然后解算获得每一路测量光路的相对相位值；所述的相位处理模块依据气体折射率的测量原理，计算各测量光路之间的相位差，剔除掉由于环境、真空腔引入的误差，然后计算获得气体折射率值。