[发明专利]一种基于激光干涉的低非线性角度测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于激光干涉的低非线性角度测量装置，其特征在于，包括：双频激光光源、参考干涉信号单元、激光分束单元、第一测量干涉信号单元、第二测量干涉信号单元以及目标反射单元；

所述双频激光光源用于发射一束经过声光调制或塞曼效应频率调制后的双频激光，所述双频激光包含两种频率分量，所述两种频率分量的偏振态相互正交；

所述参考干涉信号单元用于确定所述两种频率分量的初始相位差；

所述激光分束单元用于将所述双频激光按照频率分量分离成两路平行的激光，分别称为第一频率激光和第二频率激光；

所述第一测量干涉信号单元用于接收第一频率激光，并接收由第二测量干涉信号单元反射的第二频率激光，所述第一频率激光透射部分被所述目标反射单元反射后再次回到第一测量干涉信号单元，与第二频率激光合束干涉，形成第一干涉信号；

所述第二测量干涉信号单元用于接收第二频率激光，并接收由第一测量干涉信号单元反射的第一频率激光，所述第二频率激光透射部分被所述目标反射单元反射后再次回到第二测量干涉信号单元，与第一频率激光合束干涉，形成第二干涉信号；

所述目标反射单元设置在被测物上，所述初始相位差和第一干涉信号可以用来确定与第一测量干涉信号单元正对的被测物测量点的第一位移，所述初始相位差和第二干涉信号可以用来确定与第二测量干涉信号单元正对的被测物测量点的第二位移，所述第一位移、第二位移以及第一测量干涉信号单元和第二测量干涉信号单元之间的距离可以用来确定被测物的偏航角。

2.根据权利要求1所述的基于激光干涉的低非线性角度测量装置，其特征在于，所述参考干涉信号单元包括：第一消偏振分光棱镜、第一偏振片以及第一光电传感器组成；

所述第一消偏振分光棱镜接收所述双频激光，并对所述双频激光进行分束，反射部分分量入射到第一偏振片，透射部分分量入射到所述激光分束单元；

所述第一偏振片用于使反射的双频激光形成初始干涉信号；

所述第一光电传感器用于测量所述初始干涉信号，以确定所述初始相位差。

3.根据权利要求1所述的基于激光干涉的低非线性角度测量装置，其特征在于，所述激光分束单元包括：偏振分光棱镜和反射镜；

所述偏振分光棱镜用于接收从参考干涉信号单元透射的双频激光，并对双频激光按照频率分量进行分离，第一频率激光被反射到所述反射镜，并由反射镜反射后入射到第一测量干涉信号单元，第二频率激光透射过所述偏振分光棱镜，入射到第二测量干涉信号单元，所述第一频率激光入射到第一测量干涉信号单元的方向与第二频率激光入射到第二测量干涉信号单元的方向平行。

4.根据权利要求1所述的基于激光干涉的低非线性角度测量装置，其特征在于，所述第一测量干涉信号单元包括：第二消偏振分光棱镜、第二偏振片以及第二光电传感器；

第一频率激光经过第二消偏振分光棱镜的一侧分束，反射部分分量入射到第二测量干涉信号单元；

第一频率激光经过第二消偏振分光棱镜的一侧分束，透射部分分量入射到所述目标反射单元，被目标反射单元垂直反射后入射到第二消偏振分光棱镜的另一侧分束，使经过目标反射单元垂直反射的第一频率激光再次被反射到所述第二偏振片；

所述第二消偏振分光棱镜的一侧接收从第二测量干涉信号单元反射的第二频率激光，透射部分分量入射到所述第二偏振片；

所述第二偏振片用于使被第二消偏振分光棱镜的另一侧反射的第一频率激光和被第二消偏振分光棱镜的一侧透射的第二频率激光形成第一干涉信号。