[发明专利]一种磁性微位移平台式级联阶梯角反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种磁性微位移平台式级联阶梯角反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法。

背景技术

激光器的出现，使古老的干涉技术得到迅速发展，激光具有亮度高、方向性好、单色性及相干性好等特点，激光干涉测量技术已经比较成熟。激光干涉测量系统应用非常广泛：精密长度、角度的测量如线纹尺、光栅、量块、精密丝杠的检测；精密仪器中的定位检测系统如精密机械的控制、校正；大规模集成电路专用设备和检测仪器中的定位检测系统；微小尺寸的测量等。目前，在大多数激光干涉测长系统中，都采用了迈克尔逊干涉仪或类似的光路结构，比如，目前常用的单频激光干涉仪。

单频激光干涉仪是从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接收器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数N，再由电子计算机按计算式Y＝N×λ/2，式中λ为激光波长，算出可动反射镜的位移量Y。

在实际使用中，本申请的发明人发现，上述的测量结构和测量方法依然存在着不足：

目前的单频激光干涉仪还存在受环境影响严重的问题，激光干涉仪可动反光镜移动时，干涉条纹的光强变化由接收器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，当为最强相长干涉时，信号超过计数器的触发电平被记录下来，如果环境发生变化，比如空气湍流，空气中杂质增多，机床油雾，加工时的切削屑对激光束的影响，使得激光束的强度降低，此时，即使是出现最强相长干涉，也有可能强度低于计数器的触发电平而不被计数。

所以，基于上述不足，目前亟需一种即能够抗环境干扰，又能够提高测量精度的激光干涉仪。

发明内容

本发明的目的在于针对目前激光干涉仪抗环境干扰能力差的不足，提供一种能够抗环境干扰的激光干涉仪。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种磁性微位移平台式级联阶梯角反射镜激光干涉仪，包括有激光源、微动阶梯角反射镜组、干涉测量光电探测器组、移动角反射镜、分光镜组和磁性微位移平台，所述微动阶梯角反射镜组包括有m个微动阶梯角反射镜和m-1个固定角反射镜，m>2，m个所述微动阶梯角反射镜设置在所述磁性微位移平台上；

所述激光源向所述分光镜组射出z束激光束，其中z为大于或者等于2的正整数，所述干涉测量光电探测器组包括有z个干涉测量光电探测器，每一个干涉测量光电探测器与一束激光束相对应；

各激光束经所述分光镜组后分为第一激光束组和第二激光束组，所述第一激光束组射向所述微动阶梯角反射镜组，经所述微动阶梯角反射镜组反射后再次射向所述分光镜组，再经所述分光镜组后射向所述干涉测量光电探测器组，所述第二激光束组射向所述移动角反射镜，经所述移动角反射镜反射后再次射向所述分光镜组，经所述分光镜组后相对应的与射向所述干涉测量光电探测器组的第一激光束组发生干涉，形成干涉激光束组，干涉激光束组的各干涉光束分别射向各自对应的所述干涉测量光电探测器；

所述微动阶梯角反射镜组包括有两个微动阶梯角反射镜和一个固定角反射镜，每个微动阶梯角反射镜具有成直角的两个反射阶梯面，每个所述反射阶梯面包括z个成阶梯型的反射平面，第一激光束组射入所述微动阶梯角反射镜组时，先射到其中一个微动阶梯角反射镜的一个反射阶梯面上，第一激光束组的z束激光与该反射阶梯面的z个反射平面一一对应，经该反射阶梯面反射后射到该微动阶梯角反射镜的另一个反射阶梯面上，经反射后再射向所述固定角反射镜，经固定角反射镜反射后再射向另一个微动阶梯角反射镜，经该微动阶梯角反射镜反射后，再射向所述分光镜组；

所述磁性微位移平台式级联阶梯角反射镜激光干涉仪还包括有反射测量光电探测器组，所述反射测量光电探测器组包括有z个反射测量光电探测器，所述第二激光束组在由所述移动角反射镜射向所述分光镜组后还形成有反射激光束组，所述反射激光束组的各激光束分别射向一个所述反射测量光电探测器；