[发明专利]一种光栅外差干涉自准直测量装置

权利要求书

1.一种光栅外差干涉自准直测量装置，其特征在于：该自准直测量装置包括双频激光器（1）、1/4波片（2）、分光系统（3）、参考臂光电转换系统（4）、负m级测量臂偏振分光镜（5）、负m级测量臂第一1/4波片（6）、负m级测量臂第一反射镜（7）、负m级测量臂第二1/4波片（8）、负m级测量臂第二反射镜（9）、正m级测量臂偏振分光镜（10）、正m级测量臂第一1/4波片（11）、正m级测量臂第一反射镜（12）、正m级测量臂第二1/4波片（13）、正m级测量臂第二反射镜（14）、光栅（15）、负m级测量臂光电转换系统（16）和正m级测量臂光电转换系统（17），其中m为正整数，且m的最大值由光栅的最大自准直角确定；

双频激光器（1）出射一束含有两个不同频率的左旋和右旋圆偏振光的光束，所述光束经过1/4波片（2）之后成为包含两个偏振态相互垂直线偏振光的光束，然后经过分光系统（3）后分为参考光、负m级测量光和正m级测量光三路光；参考光进入参考臂光电转换系统（4），负m级测量光进入负m级测量臂偏振分光镜（5），正m级测量光进入正m级测量臂偏振分光镜（10）；

负m级测量臂偏振分光镜（5）将负m级测量光分成频率不同的一束反射s光和一束透射p光；此反射s光先经过负m级测量臂第一1/4波片（6），而后经过负m级测量臂第一反射镜（7）反射后又经过负m级测量臂第一1/4波片（6）回到负m级测量臂偏振分光镜（5）；所述负m级测量臂偏振分光镜（5）的透射p光经由负m级测量臂第二1/4波片（8）和负m级测量臂第二反射镜（9）后以负m级自准直角入射到光栅（15）上，由光栅（15）反射回负m级测量臂第二反射镜（9），再由其反射后经过负m级测量臂第二1/4波片（8）回到负m级测量臂偏振分光镜（5）；两束光在偏振分光面处叠加合为一束光，进入负m级测量臂光电转换系统（16）；

正m级测量臂偏振分光镜（10）将正m级测量光分成频率不同的一束反射s光和一束透射p光；此反射s光先经过正m级测量臂第一1/4波片（11），而后经过正m级测量臂第一反射镜（12）反射后又经过正m级测量臂第一1/4波片（11）回到正m级测量臂偏振分光镜（10）；所述正m级测量臂偏振分光镜（10）的透射p光经由正m级测量臂第二1/4波片（13）和正m级测量臂第二反射镜（14）后以正m级自准直角入射到光栅（15）上，由光栅（15）反射回正m级测量臂第二反射镜（14），再由其反射后经过正m级测量臂第二1/4波片（13）回到正m级测量臂偏振分光镜（10）；两束光在偏振分光面处叠加合为一束光，进入正m级测量臂光电转换系统（17）；

当光栅（15）在x向和z向移动时，由负m级测量臂光电转换系统（16）和正m级测量臂光电转换系统（17）检测到的两路信号中分别包含不同的x向位移和z向位移信息，结合参考臂光电转换系统（4）检测到的参考光信息，即可解得光栅的x向和z向位移值。

2.根据权利要求1所述的一种光栅外差干涉自准直测量装置，其特征在于：所述的分光系统（3）由参考分光镜（31）和测量分光镜（32）组成；所述经1/4波片（2）后包含两个偏振态相互垂直线偏振光的光束经过参考分光镜（31）后分出一束反射光和一束透射光，该反射光进入参考臂光电转换系统（4）；透射光进入测量分光镜（32）后被分成一束反射光和一束透射光,此反射光进入负m级测量臂偏振分光镜（5），透射光进入正m级测量臂偏振分光镜（10）。

3.根据权利要求1所述的一种光栅外差干涉自准直测量装置，其特征在于：所述的分光系统（3）由参考臂输出光纤（33）、负m级测量臂输出光纤（34）和正m级测量臂输出光纤（35）组成；所述参考臂输出光纤（33）通过参考臂输出光纤接口（33a）将参考光信号输入到参考臂光电转换系统（4），负m级测量臂输出光纤（34）通过负m级测量臂输出光纤接口（34a）将负m级测量光输入到负m级测量臂偏振分光镜（5），正m级测量臂输出光纤（35）通过正m级测量臂输出光纤接口（35a）将正m级测量光输入到正m级测量臂偏振分光镜（10）。