[发明专利]一种基于复合式光栅的微位移传感器

权利要求书

1.一种基于复合式光栅的微位移传感器，其特征在于：包括激光器(1)、分束光栅(2)、第一反射镜(31)、第二反射镜(32)、第三反射镜(33)、分束镜(4)、干涉仪探测器(5)、上层光栅(6)、位移反射镜(7)、第一下层光栅(81)、第二下层光栅(82)、第一探测器(91)、第二探测器(92)，所述激光器(1)的下方设置有分束光栅(2)，所述分束光栅(2)的正一级衍射光路和负一级衍射光路上分别设置有第一反射镜(31)、第二反射镜(32)，所述第二反射镜(32)的反射光路上设置有第三反射镜(33)，所述第三反射镜(33)的反射光路上设置有分束镜(4)，所述分束镜(4)的透射光路上设置有位移反射镜(7)，所述干涉仪探测器(5)设置在分束镜(4)的一侧，所述第一反射镜(31)的反射光路上设置有上层光栅(6)，所述上层光栅(6)的下方设置有第一下层光栅(81)、第二下层光栅(82)，所述第一下层光栅(81)、第二下层光栅(82)并列设置，所述第一下层光栅(81)的下方设置有第一探测器(91)，所述第二下层光栅(82)的下方设置有第二探测器(92)；所述激光器(1)发出的光经分束光栅(2)衍射出正一级衍射光和负一级衍射光，所述正一级衍射光经第一反射镜(31)反射后垂直入射上层光栅(6)，经上层光栅(6)衍射后产生Talbot像，所述Talbot像区域内放置第一下层光栅(81)、第二下层光栅(82)，所述第一下层光栅(81)、第二下层光栅(82)透过的光束由第一探测器(91)、第二探测器(92)接收；所述负一级衍射光经第二反射镜(32)反射后垂直入射分束镜(4)，经分束镜(4)分出反射光和透射光，所述反射光入射到第三反射镜(33)，所述透射光入射到位移反射镜(7)上，所述第三反射镜(33)、位移反射镜(7)的反射光再经分束镜(4)透射和反射后光路重合，产生的干涉光束由干涉仪探测器(5)接收。

2.根据权利要求1所述的一种基于复合式光栅的微位移传感器，其特征在于：所述上层光栅(6)与位移反射镜(7)并列设置在底座(10)上。

3.根据权利要求1所述的一种基于复合式光栅的微位移传感器，其特征在于：所述第一下层光栅(81)、第二下层光栅(82)的基底厚度相差四分之一个Talbot像的长度。

4.根据权利要求1所述的一种基于复合式光栅的微位移传感器，其特征在于：所述分束光栅(2)、上层光栅(6)、第一下层光栅(81)、第二下层光栅(82)的材料均采用Si，所述分束光栅(2)、上层光栅(6)、第一下层光栅(81)、第二下层光栅(82)的光栅占空比为0.5，所述分束光栅(2)、上层光栅(6)、第一下层光栅(81)、第二下层光栅(82)的光栅周期均为800nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于复合式光栅的微位移传感器，其特征在于：所述分束光栅(2)的光栅厚度为200nm，所述上层光栅(6)的光栅厚度为766nm。

6.根据权利要求1所述的一种基于复合式光栅的微位移传感器，其特征在于：所述激光器(1)的波长为0.635μm，所述激光器(1)的功率为1.2mW。

7.根据权利要求1所述的一种基于复合式光栅的微位移传感器，其特征在于：所述干涉仪探测器(5)的测量分辨率为317.5nm。