[发明专利]基于阵列式探测器的单光束三自由度外差激光干涉仪

权利要求书

1.一种基于阵列式探测器的单光束三自由度外差激光干涉仪，包括：共轴传输且频率不同的第一输入光束和第二输入光束、迈克尔逊干涉结构、阵列式探测与信号解耦模块；

其特征在于：所述迈克尔逊干涉结构包括第一四分之一波片、第二四分之一波片、第一分光面、第二分光面、固定的参考平面反射镜以及可移动的目标平面反射镜，且所述第一分光面镀有非偏振分光膜，所述第二分光面镀有偏振分光膜；所述第一输入光束和第二输入光束分别为竖直线偏振激光和水平线偏振激光，入射至第一分光面后其反射光束形成参考干涉信号且被光电接收器接收为参考干涉光强信号，其透射光束继续入射至第二分光面分别形成第一测量光束和第一参考光束；第一测量光束被目标平面反射镜至少反射一次且第一参考光束被参考平面反射镜至少反射一次；并且第一测量光束和第一参考光束在输出行进路径中至少有一部分重合并形成第一单光束外差干涉信号；

所述阵列式探测与信号解耦模块由上位机、光电接收器以及阵列式探测器组成；

采用三自由度解耦方法对第一单光束外差干涉信号实现三自由度信号线性解耦；所述三自由度解耦方法包括：

步骤一，阵列式探测器的每一个探测通道接收第一单光束外差干涉信号并转换为第一单光束外差干涉光强信号，规定光强信号I(x,y)为位于第x行、第y列的探测通道探测到的第一单光束外差干涉光强信号分量；

步骤二，由任意一行所有探测通道探测到的第一单光束外差干涉光强信号分量同时与参考干涉光强信号进行解算得到的携带有目标平面反射镜多普勒频移的相位差，解算出目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的偏摆角；

步骤三，由任意一列或任意两行的所有探测通道探测到的第一单光束外差干涉光强信号分量同时与参考干涉光强信号进行解算得到的携带有目标平面反射镜多普勒频移的相位差，解算出目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的俯仰角；

步骤四，由所有探测通道探测到的第一单光束外差干涉光强信号分量同时与参考干涉光强信号解算得到的携带有目标平面反射镜多普勒频移的相位差，由正比关系解算出目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的位移。

2.根据权利要求1所述的基于阵列式探测器的单光束三自由度外差激光干涉仪，其特征在于：固定的参考平面反射镜的反射面与第一参考光束不垂直，使得第一测量光束和第一参考光束在输出行进路径中从不共轴传输。

3.根据权利要求1所述的基于阵列式探测器的单光束三自由度外差激光干涉仪，所述的阵列式探测与信号解耦模块，包括探测通道分布为m×n的阵列式探测器，其中m为探测通道纵向分布数量，即行数，n为探测单元横向分布数量，即列数，其特征在于：行数m和列数n均大于等于4，且阵列式探测器的探测通道探测第一测量光束和第一参考光束在输出路径形成的第一单光束外差干涉信号。