[发明专利]外差光栅位移测量方法

权利要求书

1.一种外差光栅位移测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过光源产生两束重合、偏振正交且具有固定频差的偏振光，分别为S偏振态的第一偏振光和P偏振态的第二偏振光，所述第一偏振光的频率为f_A，所述第二偏振光的频率为f_B；

S2、所述第一偏振光和第二偏振光分别进入读数头，经所述读数头转折后分别入射到测量光栅的表面产生分别包括第一偏振光分量与第二偏振光分量的+1级衍射光和-1级衍射光，+1级衍射光和-1级衍射光再经所述读数头分别入射到光电接收模块；

S3、通过所述光电接收模块接收所述+1级衍射光和所述-1级衍射光；其中，-1级衍射光的第二偏振光分量与+1级衍射光的第一偏振光分量干涉形成频率为f_B-f_A的拍频信号，-1级衍射光的第一偏振光分量与+1级衍射光的第二偏振光分量干涉形成频率为f_B-f_A的拍频信号；

S4、通过信号处理系统分别对两路拍频信号进行差分计算，实现所述测量光栅单次衍射4倍光学细分的位移测量；

步骤S2具体包括如下步骤：

S201、通过所述读数头的反射镜将所述第一偏振光和所述第二偏振光垂直反射至所述测量光栅的表面，产生+1级衍射光和-1级衍射光；

S202、通过所述读数头的转折元件对所述+1级衍射光和所述-1级衍射光进行转折，使所述+1级衍射光和所述-1级衍射光相互平行并垂直入射至所述读数头的偏振分束棱镜；

S203、通过所述偏振分束棱镜将所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第一偏振光分量分别反射至所述读数头的第一1/4波片，以及将所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第二偏振光分量分别透射至所述读数头的第二1/4波片；

S204、通过所述第一1/4波片将所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第一偏振光分量分别变为左旋偏振光并入射至所述读数头的回转棱镜，再通过所述回转棱镜对所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第一偏振光分量分别进行两次反射，使所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第一偏振光分量经所述第一1/4波片变为P偏振光后入射至所述偏振分束棱镜；以及通过所述第二1/4波片将所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第二偏振光分量分别变为右旋偏振光并入射至所述读数头的补偿镜，再通过所述补偿镜对所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第二偏振光分量进行反射，使所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第二偏振光分量经所述第二1/4波片变为S偏振光后入射至所述偏振分束棱镜；

S205、通过所述偏振分束棱镜将变为P偏振光的所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第一偏振光分量透射至所述光电接收模块，以及将变为S偏振光的所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第二偏振光分量反射至所述光电接收模块。

2.如权利要求1所述的外差光栅位移测量方法，其特征在于，所述补偿镜的厚度等于所述回转棱镜的1/2长度，用于补偿所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第二偏振光分量的传输光程，使所述+1级衍射光和所述-1级衍射光的第二偏振光分量的传输光程与+1级衍射光和所述-1级衍射光的第一偏振光分量的传输光程相等。