[发明专利]一种基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于包括：第一飞秒光梳、第二飞秒光梳、迈克尔逊干涉系统、第三分光镜BS3、第三光栅G3、第四光栅G4、CCD、第一光电探测器PD1、第二光电接收系统、第三光电接收系统、第四光电接收系统和第五光电接收系统；其中，

第二飞秒光梳发出的本振光脉冲依次经过第三光栅G3和第四光栅G4，形成0级衍射本振光和±1级衍射本振光；

第一飞秒光梳发出的信号光脉冲通过迈克尔逊干涉系统分为参考光路和测量光路；

所述参考光路经过迈克尔逊干涉系统得到0级衍射参考光和±1级衍射参考光；

所述测量光路经过迈克尔逊干涉系统得到0级衍射测量光和±1级衍射测量光；

所述衍射测量光沿原路返回，通过迈克尔逊干涉系统分光，一路投影到CCD上，一路继续沿原路返回；

根据CCD得到的0级衍射光位置，得到所述第二光栅角锥的X向和Z向的位移；

根据CCD测量出±1级衍射光斑绕0级衍射光斑的旋转角，根据旋转角得到俯仰角；

所述0级衍射参考光和0级衍射测量光分别沿原路返回，0级衍射测量光和0级衍射参考光在迈克尔逊干涉系统内合光，再在第三分光镜BS3与0级衍射本振光合光，投影在CCD上和第一光电探测器PD1上；

所述±1级衍射参考光和±1级衍射测量光分别沿与对应入射光平行的方向返回，±1级衍射测量光和±1级衍射参考光在迈克尔逊干涉系统内合光，再在第三分光镜BS3与±1级衍射本振光合光，+1级衍射光投影到第二光电接收系统，-1级衍射光投影到第三光电接收系统，+1级衍射光投影到第四光电接收系统，-1级衍射光投影到第五光电接收系统；

根据第一光电探测器PD1得到的0级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的Y向位移；

根据第二光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第三光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的偏航角；

根据第四光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第五光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的滚转角。

2.根据权利要求1所述的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于：所述迈克尔逊干涉系统包括第一分光镜BS1、第二分光镜BS2、第一光栅角锥和第二光栅角锥；其中，

第一飞秒光梳发出的信号光脉冲经过第一分光镜BS1分为参考光路和测量光路；

所述参考光路经过第一光栅角锥衍射得到0级衍射参考光和±1级衍射参考光；

所述测量光路经过第二分光镜BS2到达第二光栅角锥衍射得到0级衍射测量光和±1级衍射测量光；

所述衍射测量光沿原路返回，通过第二分光镜BS2分光，一路投影到CCD上，一路继续沿原路返回；

所述0级衍射参考光和0级衍射测量光分别沿原路返回，0级衍射测量光和0级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第三分光镜BS3与0级衍射本振光合光，投影在CCD上和第一光电探测器PD1上；

所述±1级衍射参考光和±1级衍射测量光分别沿与对应入射光平行的方向返回，±1级衍射测量光和±1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与±1级衍射本振光合光。

3.根据权利要求2所述的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于：所述第一光栅角锥包括第一光栅G1和第一角反射器CR1；其中，第一光栅G1和第一角反射器CR1相连接。

4.根据权利要求2所述的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于：所述第二光栅角锥包括第二光栅G2和第二角反射器CR2；其中，第二光栅G2和第二角反射器CR2相连接。

5.根据权利要求1所述的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于：所述第二光电接收系统包括第二平面镜M2、第二凸透镜P2和第二光电探测器PD2；其中，+1级衍射测量光和+1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与+1级衍射本振光合光，并通过第二平面镜M2反射后经过第二凸透镜P2投影到第二光电探测器PD2。