[发明专利]基于四标准光轴的角位移激光干涉仪校准方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于激光测量技术领域，主要涉及一种激光干涉仪校准方法与装置。

背景技术

角位移激光干涉仪是精度很高的标准测量技术，广泛应用于精密和超精密机械加工、微 电子装备、纳米技术工业装备和国防装备等领域，可以用于微位移部件、移动平台和光刻机 角度变化量的监测。角位移激光干涉仪可以提供很高的测量精度，并且可以动态测量运动中 的相对摆角，这是区别其他仪器的独特优势，为了保证角位移激光干涉仪测量的准确性，科 学有效地对角位移激光干涉仪进行校准非常重要。角位移激光干涉仪的实现是将单光路的线 位移激光干涉仪改进成多光路的线位移激光干涉仪，通过测量得到的两条光路相对光程变化 可以获得一个旋转角度的变化值。在目前文献资料中未提出角位移激光干涉仪的校准方法与 装置，但因为角位移激光干涉仪是线位移激光干涉仪测量的衍生方案，所以角位移激光干涉 仪校准可以采用线位移激光干涉仪的校准方法：并行式(冷玉国，陶磊，徐健.基于80m测 量装置的双频激光干涉仪系统精度及影响因素分析.计量与测试技术，2011，38(9)：47-49)、 背对背式(廖澄清，朱小平，王蔚晨，杜华.激光干涉仪测长精度校准方法的研究.现代测量 与实验室管理，2005，1：6-7)和共光路式(Dr-Ing H.-H.Schussler.Comparison and calibration of  laser interferometer systems.Measurement，1985，3(4)：175-184)，因此角位移激光干涉仪校准 装置也会有线位移激光干涉仪校准装置的缺点：较大的阿贝误差、严重的空气折射率不一致 性和不是准确意义上两套激光干涉仪进行校准。

发明内容

针对上述现有角位移激光干涉仪校准装置中较大的阿贝误差、严重的空气折射率不一致 性和不是准确意义上两套激光干涉仪进行校准的问题，本发明提出和研发了基于四标准光轴 的角位移激光干涉仪校准方法与装置，该发明使标准测量光束与被校准激光干涉仪测量光束 垂直距离很小，从而可以减小阿贝误差、减小空气折射率不一致性的影响，并且是准确意义 上两套激光干涉仪进行校准。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于四标准光轴的角位移激光干涉仪校准方法，该方法步骤如下：

(1)标准激光干涉仪激光器的输出光经四轴中空激光干涉镜组形成相互平行的四条标准 测量光束，并都入射到有中间孔的平面镜上，在垂直于四条标准测量光束的平面内，第一条 与第二条标准测量光束投影位置点之间的连接线段M长为A，第三条与第四条标准测量光束 投影位置点之间的连接线段N长为B，两连接线段相交，每条标准测量光束中带有平面镜位 移信息的部分光被反射回四轴中空激光干涉镜组后，根据从四轴中空激光干涉镜组中获得的 干涉信号，得到连接线段M所在直线与连接线段N所在直线分别与有中间孔的平面镜入射面 夹角的变化值arctan((a₁-a₂)/A)、arctan((b₁-b₂)/B)，其中，a₁、a₂、b₁和b₂分别为有中间孔的平 面镜上第一条、第二条、第三条和第四条标准测量光束入射区域的线位移测量值；