[发明专利]正弦相位调制干涉仪PGC解调实时归一化修正装置及方法

权利要求书

1.一种正弦相位调制干涉仪中PGC解调实时归一化修正装置，其特征在于：包括单频激光器(1)、第一分光镜(2)、第二分光镜(3)、第三分光镜(4)、第四分光镜(5)、参考角锥棱镜(6)、测量角锥棱镜(7)、电光相位调制器(8)、第一光电探测器(11)和第二光电探测器(12)；单频激光器(1)输出线偏振光射向第一分光镜(2)发生透射和反射，第一分光镜(2)的反射输出光束经电光相位调制器(8)调制后射向参考角锥棱镜(6)，经参考角锥棱镜(6)反射后射向第二分光镜(3)发生透射和反射；

第一分光镜(2)的透射输出光束射向第三分光镜(4)发生透射和反射，第三分光镜(4)的透射输出光束射向测量角锥棱镜(7)，经测量角锥棱镜(7)反射与第二分光镜(3)的透射输出光束在第一分光镜(2)处合束形成测量干涉信号，并由第一光电探测器(11)接收；第三分光镜(4)的反射输出光束与第二分光镜(3)的反射输出光束在第四分光镜(5)处汇合形成监测干涉信号，并由第二光电探测器(12)接收；参考角锥棱镜(6)固定，测量角锥棱镜(7)安装到待测物体；

还包括高压放大器(9)和信号发生器(10)，所述的电光相位调制器(8)经高压放大器(9)与信号发生器(10)连接，信号发生器(10)输出的高频正弦波和低频三角波电压经高压放大器(9)放大后施加于电光相位调制器(8)，且单频激光器输出的线偏振光的偏振方向与电光相位调制器(8)的电场施加方向一致。

2.根据权利要求1所述的一种正弦相位调制干涉仪中PGC解调实时归一化修正装置，其特征在于：所述的电光相位调制器(8)是置于第一分光镜(2)和参考角锥棱镜(6)之间，调制的是射向参考角锥棱镜(6)的第一分光镜(2)反射输出光束。

3.根据权利要求1所述的一种正弦相位调制干涉仪中PGC解调实时归一化修正装置，其特征在于：由第一分光镜(2)、参考角锥棱镜(6)、测量角锥棱镜(7)组成的测量干涉仪，由第一分光镜(2)、参考角锥棱镜(6)、第二分光镜(3)、第三分光镜(4)、第四分光镜(5)组成的监测干涉仪，由第一分光镜(2)、电光相位调制(8)、参考角锥棱镜(6)和第二分光镜(3)构成为测量干涉仪和参考干涉仪的公共参考臂；

所述的信号发生器(10)输出周期性的高频正弦波和低频三角波电压经高压放大器(9)放大后施加于电光相位调制器(8)，通过改变电光相位调制器(8)中电光调制晶体的折射率来调制公共参考臂的光程差，实现测量干涉仪和监测干涉仪的高频正弦相位调制和低频三角波相位调制。

4.应用于权利要求1所述装置的一种正弦相位调制干涉仪中PGC解调实时归一化处理的位移检测方法，其特征在于：

1)针对所述装置检测获得的测量干涉信号和监测干涉信号均进行相同的PGC解调实时归一化处理，分别解调获得测量干涉信号和监测干涉信号中的相位值；

所述步骤1)中，PGC解调实时归一化处理具体为：

通过高频正弦相位调制产生相位载波信号，进行PGC解调：

1.1)将干涉信号分别与高频正弦调制信号、高频正弦调制信号的二倍频相乘，相乘后通过低通滤波，再用除以相位调制深度的理论值z′对应的贝塞尔函数值，得到一对含有干涉相位信息的正交信号；

1.2)对与一对含有干涉相位信息的正交信号对应的李萨如图形进行椭圆拟合，实时测得椭圆的长轴和短轴的值，作为一对正交信号的两个归一化系数；

1.3)用步骤1.2)获得的两个归一化系数对步骤1.2)获得的一对正交信号进行归一化修正处理，对归一化后的正交信号相除后进行反正切运算，获得干涉仪对应的相位；

2)测量角锥棱镜运动时，计算实时检测获得的测量干涉信号和监测干涉信号相位差变化量Δφ(t)，再采用以下公式得到被测位移ΔL为：

其中，λ为单频激光器(1)输出的线偏振光的波长；

至此以被测位移ΔL作为测量角锥棱镜的运动位移。