[发明专利]一种分析激光束振幅波动对外差干涉非线性误差影响的方法

说明书

本发明公开了一种分析激光束振幅波动对外差干涉非线性误差影响的方法，属于精密测量技术领域。首先搭建了激光外差干涉测量系统；其次考虑测量臂光束振幅波动在激光束存在非正交误差以及偏振分光镜(PBS)存在放置误差的情况下，建立了激光束振幅波动对激光外差干涉非线性误差影响的综合模型；然后分别建立了激光束振幅波动对非线性误差一次谐波分量以及二次谐波分量影响的模型并进行了全面的分析。本发明通过对激光束振幅波动不同的情况下进行仿真，得出了激光束振幅波动对非线性误差一次谐波分量以及二次谐波分量的影响，为实现减小和抑制非线性误差提供了的理论基础。

技术领域

本发明涉及一种分析外差干涉非线性误的方法，特别是一种分析激光束振幅波动对外差干涉非线性误差影响的方法，属于精密测量技术领域。

背景技术

激光外差干涉测量技术是目前超精密测量中应用最广泛的技术之一，也是高精度计量测试中最有效的手段之一。随着外差干涉测量技术的应用越来越广泛，工业应用对其测量结果精度要求也越来越高，如何减小外差干涉测量系统中存在的非线性误差，提高系统的精度越来越重要。

在激光外差干涉测量中，由于激光束的偏振态不理想，光学元件的性能不理想或调整不完善，容易引起外差干涉光路系统中两种频率的偏振光不能完全分开，从而形成周期性非线性误差。通过研究分析发现，非线性误差是影响外差干涉测量系统测量精度的主要因素，已成为限制激光外差干涉测量精度进一步提高的重要误差源。在激光外差干涉测量过程中，由于测量角锥棱镜运动，或者由于光学元件性能的影响对激光束存在能量吸收，从而引起激光束相干传输中振幅的衰减，导致干涉仪测量臂和参考臂光束振幅不同，会对非线性误差产生影响。

为此有必要发明一种分析激光束振幅波动对外差干涉非线性误差影响的方法，全面分析激光束振幅波动对非线性误差一次谐波以及二次谐波的影响，为研究减小和补偿激光外差干涉系统的非线性误差具有重要的理论指导意义。

发明内容

本发明的技术目的在于利用分析外差干涉非线性误差的方法，提供一种分析激光束振幅波动对外差干涉非线性误差影响的方法，使之能够全面准确的分析激光束振幅波动对非线性误差一次谐波以及二次谐波产生的影响。本方法具有全面合理以及准确等特点。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种分析激光束振幅波动对外差干涉非线性误差影响的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：搭建激光外差干涉测量系统。激光外差干涉系统测量原理如图1所示。测量系统包括激光器(Laser)、λ/4波片、分光镜(BS)、偏振分光镜(PBS)、参考角锥棱镜R、测量角锥棱镜M、检偏器(P₁、P₂)和光电探测器(D₁、D₂)。激光器发射的双频激光经过λ/4波片后进入分光镜，分光镜的一部分经检偏器P₁进入光电探测器D₁；分光镜的另一部分进入偏振分光镜，其中频率为f₂的线偏振光全部反射到参考角棱锥R，频率为f₁的线偏振光全部投射到测量角棱锥M，两束光反射回来在偏振分光镜处汇合，经检偏器P₂进入光电探测器D₂。

步骤二：建立激光束振幅波动对激光外差干涉非线性误差影响的综合模型。为了全面分析激光束振幅波动对非线性误差一次谐波以及二次谐波分量的影响，考虑测量臂光束振幅波动在激光束存在非正交误差以及PBS存在放置误差的情况下，得到激光束振幅波动对激光外差干涉非线性误差影响的模型为：