[发明专利]反射式相位正交单频激光干涉测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种基于反射式相位正交单频激光干涉测量装置的测试方法，装置包括单频激光源，起偏器，偏振分光棱镜，第一1/4波片，参考反射镜，测量反射镜，半透半反分光棱镜，第一检偏器，第一光电探测器，第二1/4波片，第二检偏器，第二光电探测器和干涉信号处理单元；

偏振分光棱镜由两块结构大小相同的直角棱镜直角面粘合而成，两个直角棱镜的斜边分别为面A和面B，偏振分光棱镜的第三个面为面C，在粘合面D镀有一层偏振分光膜；

单频激光源发出的线45°偏振光，经起偏器后从偏振分光棱镜的面A入射，其中P分量透过偏振分光面D后经面B反射后从面C出射，其中S分量先后经偏振分光面D和面A反射后从面C出射，从面C出射的P光与S光空间平行；

经偏振分光棱镜分束后的P光和S光，经过方位角为45°的第一1/4波片后成为两束正交的圆偏振光，分别经测量反射镜和参考反射镜反射后，原路返回再次经过第一1/4波片偏振态改变90°，测量光P光变为S光，而参考光S光变为P光，从偏振分光棱镜的面C入射后经偏振分光面D合束，从偏振分光棱镜的面B出射；

合束后的出射光垂直入射并通过半透半反分光棱镜，透射光经第一检偏器和第一光电探测器获得干涉信号V_I，反射光经过方位角为0°的第二1/4波片后经第二检偏器和第二光电探测器成为干涉信号V_Q，两个正交的干涉信号V_I和V_Q送干涉信号处理单元；

具体包括如下步骤：

1)首先调节起偏器方位角θ为0°，保持装置中所有光学件静止，单频激光源发出的光通过装置后，此时光电探测器测得的光强为：

A_Ix、A_Qx为分别是第一光电探测器和第二光电探测器测得的光强；

2)保持装置中其他光学件不动，调节起偏器方位角θ为90°，单频激光源发出的光通过装置后，此时光电探测器测得的光强为：

A_Iy、A_Qy分别是第一光电探测器和第二光电探测器测得的光强；

3)保持装置中其他光学件不动，调整起偏器方位角θ为45°，单频激光源发出的光通过装置后，此时光电探测器测得的干涉信号为：

偏振分光镜的消光比在1×10^-3以上，可认为非正交误差γ为零；

4)最终获得直流偏置和信号幅值修正后的正交干涉信号为：

测量量引起的相位差为：