[发明专利]一种用于瞬态三坐标测量的光纤点衍射干涉装置及方法

权利要求书

1.一种用于瞬态三坐标测量的光纤点衍射干涉装置，其特征在于，包括：

光源，提供初始的入射光至光路调整模块；

光路调整模块，将入射光分为若干束偏振光射出；

数字偏振相机（14），接收出射光并采集所需干涉图像；

计算机（15），与数字偏振相机（14）连接，处理图像信息；

所述光路调整模块包括：偏振片（2）、二分之一波片（3）、偏振分光棱镜（4）、四分之一波片Ⅰ（5）、光纤耦合器Ⅰ（6）、亚微米孔径光纤Ⅰ（7）、四分之一波片Ⅱ（8）、反射镜（9）、四分之一波片Ⅲ（10）、光纤耦合器Ⅱ（11）、亚微米孔径光纤Ⅱ（12）以及测量探头（13）；位置关系为：入射光通过偏振片（2）和二分之一波片（3）射入偏振分光棱镜（4），分为透射光p和反射光s，透射光p经四分之一波片Ⅲ（10）被光纤耦合器Ⅱ（11）耦合进入亚微米孔径光纤Ⅱ（12），反射光s经过四分之一波片Ⅱ（8）被反射镜（9）反射回来，再经四分之一波片Ⅰ（5）被光纤耦合器Ⅰ（6）耦合进入亚微米孔径光纤Ⅰ（7），亚微米孔径光纤Ⅰ（7）以及亚微米孔径光纤Ⅱ（12）出射端连接测量探头（13）。

2.根据权利要求1所述的一种用于瞬态三坐标测量的光纤点衍射干涉装置，其特征在于，所述四分之一波片Ⅰ（5）和四分之一波片Ⅲ（10）快轴方向与X轴呈45°夹角。

3.根据权利要求1所述的一种用于瞬态三坐标测量的光纤点衍射干涉装置，其特征在于，所述光源为单纵模激光器（1）。

4.根据权利要求1所述的一种用于瞬态三坐标测量的光纤点衍射干涉装置，其特征在于，所述亚微米孔径光纤Ⅰ（7）和亚微米孔径光纤Ⅱ（12）出射端为锥形结构，圆锥高度为10μm，两根亚微米孔径光纤加工在测量探头（13）并保证出射端共线。

5.一种用于瞬态三坐标测量的光纤点衍射干涉方法，用于权利要求1所述的一种用于瞬态三坐标测量的光纤点衍射干涉装置，其特征在于，包括以下步骤：

S01：光源发出入射光经光路调整模块入射至数字偏振相机；

S02：数字偏振相机采集所需干涉图像；

S03：计算机根据图像信息进行计算处理，得到所需空间三维坐标。

6.根据权利要求5所述的一种用于瞬态三坐标测量的光纤点衍射干涉方法，其特征在于，所述步骤S01具体过程包括：单纵模激光器发出的激光通过调节偏振片和二分之一波片获得线偏振光，再由偏振分光棱镜分成透射光p和反射光s，p偏振光和s偏振光经快轴方向与X轴呈45°夹角的四分之一波片Ⅲ和四分之一波片Ⅰ变为两个旋向相反的圆偏振光，经光纤耦合器Ⅱ和光纤耦合器Ⅰ分别在亚微米孔径光纤Ⅱ和亚微米孔径光纤Ⅰ出射端测量探头处产生点衍射波前W2和W1。

7.根据权利要求6所述的一种用于瞬态三坐标测量的光纤点衍射干涉方法，其特征在于，所述步骤S02具体过程包括：两个旋向相反的圆偏振光经偏振数字相机前置的偏振片阵列后发生干涉，并随着偏振片透光轴方向旋转，干涉条纹相位随之改变，得到四步移相的干涉图；瞬态位置的干涉条纹图由偏振数字相机采集。

8.根据权利要求7所述的一种用于瞬态三坐标测量的光纤点衍射干涉方法，其特征在于，所述步骤S03具体过程包括：利用四步移相算法处理偏振数字相机采集到的干涉图并获得各个像素点对应的相位信息，建立数学模型，利用迭代算法解出测量探头的空间三维坐标。