[发明专利]电光调制双光梳形貌测量装置及其校验方法

权利要求书

1.一种电光调制双光梳形貌测量装置，其特征在于，包括：

电光调制双光梳生成模块，用于生成中心频率和重复频率不同的光学频率梳；

多外差一维测距模块，使用所述光学频率梳测量被测物在其出射激光方向上的一维距离信息，所述多外差一维测距模块的出射激光方向为z方向；所述多外差一维测距模块包括：

主振光学频率梳，其经分束器分成参考光和测量光；以及

本振光学频率梳；其经分束器分成参考光和测量光；

其中，主振光学频率梳和本振光学频率梳的参考光直接通过耦合器汇合在一起送入探测器拍频；

主振光学频率梳的测量光发射到被测物体表面，反射后与本振光学频率梳的测量光再汇合，再送入光电探测器拍频；

二维运动模块，用于带动被测物体做螺旋移动，并提供被测物x方向和y方向上的二维距离信息；所述二维运动模块的旋转台上刻有一圈以转轴圆心为圆心，半径为X的圆环，作为判定线校验所述多外差一维测距模块的出射激光与旋转面是否垂直；

计算处理单元，用于整合分析所述多外差一维测距模块得到的z方向信息和所述二维运动模块得到的x方向和y方向上的二维距离信息，生成被测物体的三维形貌。

2.根据权利要求1所述的电光调制双光梳形貌测量装置，其特征在于，

所述电光调制双光梳生成模块包括：连续波激光器、光纤耦合器、主振电光调制器、主振声光调制器、本振电光调制器以及本振声光调制器；

其中，所述连续波激光器发出的光经过所述光纤耦合器分成两束，其中一束经过所述主振电光调制器和所述主振声光调制器生成主振光学频率梳；另一束经过所述本振电光调制器和所述本振声光调制器生成本振光学频率梳；

所述主振光学频率梳和所述主振光学频率梳的中心频率差为Δf₀、重复频率差为Δf_rep。

3.根据权利要求1所述的电光调制双光梳形貌测量装置，其特征在于，

所述多外差一维测距模块的测距计算关系为：

其中，c是空气中光的传播速度，是n阶合成波长下参考光与测量光的相位差，所述主振光学频率梳的不同频率成分组合形成的合成波长的频率为nf_rep，n为正整数，f_rep为主振光学频率梳的重复频率。

4.根据权利要求1所述的电光调制双光梳形貌测量装置，其特征在于，

所述二维运动模块包括：

旋转台，其旋转面垂直于所述多外差一维测距模块的出射激光；

安装机构，其位于所述旋转台的靠近所述多外差一维测距模块的一侧，用于安装被测物；

平移台，用于固定所述旋转台，并使所述旋转台平移，其运动方向垂直于所述多外差一维测距模块的出射激光；

调整架，其位于所述旋转面下方，带有俯仰和偏摆功能，用于保证出射激光与旋转面的垂直度；

升降台，其位于所述调整架下方，用于调整所述旋转台的高度，保证完整测量被测物表面；以及

转台控制电机，其位于所述旋转台的背对所述多外差一维测距模块的一侧，用于控制所述旋转台做匀角速度圆周运动。

5.一种权利要求4所述的电光调制双光梳形貌测量装置的校验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)调节升降台和平移台，将多外差一维测距模块的出射激光打到旋转台的旋转轴的圆心处；

(2)将所述平移台移动X，查看所述多外差一维测距模块的出射激光是否打到判定线上；

(3)如果打到所述判定线上，则出射激光与旋转面垂直；

(4)如果没打到所述判定线上，调整调整架，再回到步骤(1)开始验证。