[发明专利]无非线性误差的直线度测量干涉仪系统及测量方法

权利要求书

1.一种无非线性误差的直线度测量干涉仪系统，其特征在于包括：外差光源系统、直线度测量干涉仪系统；

外差光源系统包括稳频激光器（1）、分光棱镜（2）、两个声光调制器、两个光遮挡元件、多级直角棱镜；

稳频激光器（1）发出的激光经过分光棱镜（2）后分为两束光，再通过两个声光调制器、两个光遮挡元件调节，通过多级直角棱镜分别发射后，发出两束空间分离的不同频率的两束平行光；

直线度测量干涉仪系统，其包括：Koesters棱镜（20）、二分之一波片（21）、组合的分光棱镜（22）、四分之一波片（24）、直角棱镜（23）、组合的楔角棱镜（25）、组合的楔面反射镜（26）和两级光电接收器一（27）、两级光电接收器二（28）；

两束平行光通过Koesters棱镜（20）、二分之一波片（21）、组合的分光棱镜（22）、四分之一波片（24）、直角棱镜（23）、组合的楔角棱镜（25）、组合的楔面反射镜（26）；

外差光源系统的稳频激光器（1）发出的激光偏振方向与水平方向夹角为45°或为圆偏振光，频率为f，经由分光棱镜（2）分为两束光，其偏振状态和频率不发生变化；两束光分别经过两个声光调制器，两个声光调制器的驱动频率分别为f1和f2，其中零级衍射光分别由光遮挡元件遮挡，其中＋1级衍射光或－1级衍射光的出射光频率分别变化为f+f1、f+f2，或者f-f1、f-f2；分别经多级直角棱镜反射后，两束光平行出射，两束光的频率之差为f1-f2；

直线度测量干涉仪系统：具有一定频差的平行光，包括光束一（29）和光束二（30）；

其中光束一（29）经由Koesters棱镜（20）将其分为两束频率不同的、偏振方向互相垂直的线偏振光，分别表示为竖直偏振光（31），水平偏振光（32），水平偏振光（32）经二分之一波片（21）后变为竖直偏振光二（33）；竖直偏振光（31）和竖直偏振光二（33）入射至组合的分光棱镜（22），在上部分光面(22a)处被反射，反射光分别为反射光一（37）和反射光二（39），经直角棱镜（23）反射后，反射光为反射光三（38）和反射光四（40），再次入射至组合的分光棱镜（22），在上部分光面(22a)处被反射，出射光分别为反射光五（53）和反射光六（55）；

另一路光束二（30）同上述光束一（29）一样，经过Koesters棱镜（20）、二分之一波片（21）、组合的分光棱镜（22）；

不同的是在下部分光面(22b)处透射，经四分之一波片（24）后，透射光为透射光一（43）和透射光二（44），偏振态变为圆偏振光，经组合的楔角棱镜（25）折射后，两束出射光束具有一定的偏折角，分别入射至组合的楔面反射镜（26）后，原路返回；

原路返回的两束光由于先后两次经过四分之一波片（24），偏振态变为竖直偏振光，在组合的分光棱镜（22）的下部分光面(22b)处反射，再经上部分光面(22a)处反射后，分别再次经过四分之一波片（24）、组合的楔角棱镜（25）和组合的楔面反射镜（26）反射后原路返回，由于两次经过四分之一波片（24），偏振方向变为水平偏振光，在组合的分光棱镜（22）的上部分光面(22a)处透射，透射光分别为光束三（54）和光束四（56），两级光电接收器一（27）接收反射光五（53）和反射光六（55），转化为测量信号一；两级光电接收器二（28）接收光束三（54）和光束四（56）转化为测量信号二，

当组合的楔角棱镜（25）在水平方向发生直线度位移时，频率不同的两束光的光程就会发生变化，导致测量信号一和测量信号二之间相位差发生变化，通过测量相位差信息，即可获知直线度误差。

2.根据权利要求1所述的无非线性误差的直线度测量干涉仪系统，其特征在于Koesters棱镜（20）：其由大小对称的两个三角棱镜组成，两个三角棱镜的直角边AC长度相同，且胶合在一起，在胶合面上镀有一层偏振分光膜，入射光线中有水平偏振光p光和竖直偏振光s光，其中p光入射至偏振分光膜上时发生透射，由AD面反射后水平出射；s光入射至偏振分光膜上时发生反射，再由AB面反射后水平出射。