[发明专利]一种微尺度激光测量扫描装置

说明书

本发明公开的一种微尺度激光测量扫描装置，属于微纳米测量和光电测量技术领域。本发明包括激光测量仪器、第一λ/2波片、第二λ/2波片、第三λ/2波片、第一偏振分光镜、第二偏振分光镜、第三偏振分光镜、第一透镜、第二透镜、被测目标、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第一声光调制器、第二声光调制器、正弦信号源、电子计算机。以声光调制器的光频衍射色散为基础，用频率信号进行位移控制，实现微尺度范围的精确扫描控制，扫描过程中，仅有测量激光束在平移扫描，同时避免机械结构运动，没有机械回程、迟滞、磨损、环境条件漂移等缺陷，能够实现高精度的扫描控制。通过本发明能够将简单的测量激光光束变成具有精确微位移功能的光学扫描探针。

技术领域

本发明涉及一种微尺度激光测量扫描装置，属于微纳米测量和光电测量技术领域。

背景技术

激光测量包括干涉测量和非干涉测量等多种，常用于测长、测距、测形貌、测角等，也有用于测振、测速、测运动等。其中，在很多场合用到扫描测量方式。在扫描测量方式中，存在包括一维、二维、三维扫描方式。以及线扫描、面扫描、空间扫描、角扫描等方式。其中，实现连续扫描多用机械位移台、压电位移台、步进电机等方式控制位移、摆角等，达到扫描效果。

这些扫描方式，在较大尺度的位移量程时，可以实现较高的准确度，而面对微纳米范围的微尺度位移，由于机械回程、迟滞、磨损、环境条件漂移、控制信号准确度等多种因素的影响，实现难度较大。更不用说高精度位移，其实现难度更大。

发明内容

针对微尺度范围内的扫描激光测量难以实现高精度扫描的问题，本发明公开的一种微尺度激光测量扫描装置要解决的技术问题是：以声光调制器的光频衍射色散为基础，用频率信号进行位移控制，实现微尺度范围的精确扫描控制，在扫描过程中，仅有测量激光束在平移扫描，同时避免机械结构运动，没有机械回程、迟滞、磨损、环境条件漂移等缺陷，能够实现较高精度的扫描控制。通过本发明的装置，能够将简单的测量激光光束变成具有精确微位移功能的光学扫描探针。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明公开的一种微尺度激光测量扫描装置，主要由激光测量仪器、第一λ/2波片、第二λ/2波片、第三λ/2波片、第一偏振分光镜、第二偏振分光镜、第三偏振分光镜、第一透镜、第二透镜、被测目标、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第一声光调制器、第二声光调制器、正弦信号源、电子计算机组成。

由激光测量仪器产生的激光，经过第一偏振分光镜、第二偏振分光镜，穿过第一λ/2波片，到达第一声光调制器。使用电子计算机控制正弦信号源的频率，产生所需频率的正弦波信号被分成两路，一路对经过第一声光调制器的激光频率进行移频控制，对第一λ/2波片传输来的光频进行移频，产生+1级衍射激光，该激光经过第一透镜变为平行光，到达被测目标，经过被测目标反射后回到第一声光调制器，再次被第一声光调制器进行移频，穿过第一λ/2波片，经过第二偏振分光镜反射，经过第三偏振分光镜反射，穿过第三λ/2波片，到达第二声光调制器。正弦信号源产生的另一路正弦信号对第二声光调制器进行移频控制，对第三λ/2波片传来的激光进行移频，产生-1级衍射激光。该激光经过第二透镜后变为平行光，到达第一平面反射镜，经过第一平面反射镜反射后回到第二声光调制器，再次被第二声光调制器移频，经过第三λ/2波片、穿过第三偏振分光镜，到达第三平面反射镜，穿过第二λ/2波片、被第一偏振分光镜反射，回到激光测量仪器执行测量。完成以正弦信号源产生的正弦频率对激光测量仪照射到被测目标的不同部位进行一维扫描测量的扫描过程，使用电子计算机控制变化正弦信号源产生的正弦频率，将导致由激光测量仪器产生的激光照射到被测目标的位置产生变化。

使用变化正弦频率控制衍射位移方式实现测量激光束的位置变化，从而实现一维扫描测量。由于正弦频率的调节细度和频率准确度非常高，能够获得的位移调节细度也非常高，并且无需机械移动机构即能够实现测量光束的扫描。

由于正弦频率的调节细度和频率准确度非常高，能够获得的位移调节细度也非常高，并且无需机械移动机构即能够实现测量光束的扫描。