[发明专利]三光轴回位及气浴式线位移激光干涉仪校准方法与装置

权利要求书

1.一种三光轴回位及气浴式线位移激光干涉仪校准方法，其特征在于该方法步骤如下：

(1)标准激光干涉仪激光器的输出光经三轴中空激光干涉镜组形成相互平行的三条标准测量光束，三条标准测量光束以正三棱柱侧棱分布形式入射到有中间孔的平面镜上，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三轴中空激光干涉镜组后，根据从三轴中空激光干涉镜组中获得的与三条标准测量光束分别对应的三个干涉信号，可以得到有中间孔的平面镜沿标准测量光束方向运动的三个位移值，每条标准测量光束的其余部分光经有中间孔的平面镜透射到三个光束位置探测器上；

(2)被校准激光干涉仪激光器的输出光经被校准激光干涉仪干涉镜组形成被校准激光干涉仪测量光束，被校准激光干涉仪测量光束穿过三轴中空激光干涉镜组的中间通孔，与三条标准测量光束平行，并与每条标准测量光束的距离相等，被校准激光干涉仪测量光束入射到被校准激光干涉仪反射镜上，在被反射回被校准激光干涉仪干涉镜组后，根据从被校准激光干涉仪干涉镜组中获得的干涉信号，可以得到被校准激光干涉仪反射镜沿标准测量光束方向运动的位移值；

(3)气浴装置沿垂直于三条标准测量光束方向吹送匀速气流，形成稳定的气浴环境，在垂直于三条标准测量光束的平面，由三条标准测量光束在该平面投影点构成的等边三角形区域内，气浴环境使空气温度、湿度和气压近似均匀分布，使三条标准测量光束的空气折射率平均值更加接近被校准激光于涉仪测量光束的空气折射率值；

(4)运动台沿标准测量光束方向作往复运动过程中伴有在垂直于标准测量光束平面内任意二维方向的衍生位移，配装在运动台上的目标反射镜在垂直于标准测量光束平面内任意二维方向有相对远动台的自由位移，三个光束位置探测器分别测量出标准测量光束相对目标反射镜在垂直于标准测量光束平面内任意二维方向衍生位移，微动装置根据三个光束位置探测器测量出衍生位移的平均值，对目标反射镜衍生位移进行实时回位补偿，保证目标反射镜反射面上测量光束的入射位置不发生变化；

(5)在运动台沿标准测量光束方向往复运动过程中，以匀速或非匀速采样速率，同步采样标准激光干涉仪三个测量位移值和被校准激光干涉仪测量位移值，将每次采样获得的标准激光干涉仪三个测量位移取平均值后与同时采样获得的被校准激光干涉仪测量位移值作差，得到若干采样测量误差值。

2.一种三光轴回位及气浴式线位移激光干涉仪校准装置，包括标准激光干涉仪激光器(1)和三个配置在可接收标准激光干涉仪干涉信号位置上的接收器(7、8、9)，导线将三个接收器(7、8、9)分别与标准激光干涉仪信号处理系统(10)连接；其特征在于在标准激光干涉仪激光器(1)输出光路上配置有中间通孔(14)的可以让被校准激光干涉仪测量光束(13)穿过的三轴中空标准激光干涉镜组(2)；三轴中空标准激光干涉镜组(2)一侧配置导轨(20)，运动台(19)配装在导轨(20)上，在运动台(19)上通过微动装置(18)安装有中间孔的平面镜(6)，在平面镜(6)中间孔内安装被校准激光干涉仪反射镜(15)，被校准激光干涉仪反射镜(15)和有中间孔的平面镜(6)组成入射面共面并且相对位置固定的目标反射镜；三个光束位置探测器(22、23、24)配置在有中间孔的平面镜(6)透射区域后面，且分别位于三条平行标准测量光束(3、4、5)透射光路上；在三条平行标准测量光束(3、4、5)侧部配置气浴装置(21)；在三轴中空标准激光干涉镜组(2)另一侧配置被校准激光干涉仪干涉镜组(12)和被校准激光干涉仪激光器(11)，所述被校准激光干涉仪干涉镜组(12)位于被校准激光干涉仪激光器(11)输出光路上；被校准激光干涉仪接收器(16)配置在可接收被校准激光干涉仪干涉信号的位置上，导线将被校准激光干涉仪接收器(16)与被校准激光干涉仪信号处理系统(17)连接。

3.根据权利要求2所述的三光轴回位及气浴式线位移激光干涉仪校准装置，其特征在于所述的三条平行标准测量光束(3、4、5)和被校准激光干涉仪测量光束(13)都与目标反射镜入射面垂直。

4.根据权利要求2所述的三光轴回位及气浴式线位移激光干涉仪校准装置，其特征在于所述的三轴中空标准激光干涉镜组(2)的中间通孔(14)包括任意形状，数目是一个或一个以上。