[发明专利]双波长纳米精度实时干涉测量仪

说明书

技术领域：

本发明涉及到双波长纳米精度的实时干涉测量仪，特别涉及到使用正弦相位调制干涉测量的双波长纳米精度干涉测量仪。

背景技术：

在光学精密干涉测量中，正弦相位调制干涉测量是一种高精度的测量，位移测量可以达到纳米精度，但是测量范围只有半个光源波长。为了解决这个问题，日本新泻(Niigata)大学的佐佐木修己(Osami Sasaki)等人于1991年提供了一种双波长半导体激光干涉仪(在先技术[1]：“Two-wavelenlength sinusoidalphase-modulating laser-diode interferometer insensitive to external disturbances，”Applied Optics，Vol.30，No.28，4040-4045)。在此干涉仪中，采用了两个光源，利用合成波长技术将位移的测量范围扩大到152ìm，大大扩大了测量范围。遗憾的是此干涉仪测量精度较低，仅有0.6微米；而且使用体光学系统，体积较大；测量光束直径较大(1厘米左右)，不能用来测量尺寸微小的物体的位移；并且没有考虑激光器的温度控制措施，而温度变化引起的激光器波长漂移将造成测量误差。同时使用计算机使得测量不能实时进行。王向朝等发明人提供一种全光纤的大范围位移测量仪(在先技术[2]：发明人王向朝，步扬，王学锋，“全光纤大范围位移测量仪，”专利申请号：01126555.8)。该干涉仪大幅提高了测量范围，并且可以用于微小物体的测量，但是测量精度仍只达微米，而且也不能实时测量。

发明内容：

本发明的双波长纳米精度实时干涉测量仪，包括：

带有第一驱动电源1和第一温度控制器18的第一光源13发射的光束通过第一段光纤1301射入第一隔离器14内，由第一隔离器14出射后，通过第二段光纤1302由合波元件7的第二端口b射入，从合波元件7的第三端口c射出后，再通过第三段光纤1303由光纤耦合器8的第一端口P1射入，从光纤耦合器8的第三端口P3射出后，再通过第四段光纤1304，经过准直器15准直，透过部分反射元件16射到被测物体17上；由光纤耦合器8第二端口P2出射的光束经过第七段光纤801射到光电转换元件9上。由光纤耦合器8第四端口P4出射的光束经过第八段光纤802射到防反射元件12上；有波长λ₂不等于第一光源13的波长λ₁的带有第二驱动电源3和第二温度控制器4的第二光源5。由第二光源5发射的光束通过第五段光纤501，经过第二隔离器6，再经过第六段光纤502由合波元件7的第一端口a射入，同样从合波元件7的第三端口c射出后，再通过第三段光纤1303由光纤耦合器8的第一端口P1射入，从光纤耦合器8的第三端口P3射出后，再通过第四段光纤1304，经过准直器15准直，透过部分反射元件16射到被测物体17上；第一驱动电源1和第二驱动电源3之间连接有触发控制器2；有三个输入端口11a、11b、11c和一个输出端口11d的信号处理器11，信号处理器11的第一输入端口11a与光电转换元件9的输出端相连，信号处理器11的第二输入端口11b与第二驱动电源3相连，信号处理器11的第三输入端口11c与第一驱动电源1相连，信号处理器11的输出端口11d连接到数字显示器10上。如图1所示。